EP3799440A1 - Sound transducer unit for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range - Google Patents

Sound transducer unit for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range Download PDF

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EP3799440A1
EP3799440A1 EP20197821.0A EP20197821A EP3799440A1 EP 3799440 A1 EP3799440 A1 EP 3799440A1 EP 20197821 A EP20197821 A EP 20197821A EP 3799440 A1 EP3799440 A1 EP 3799440A1
Authority
EP
European Patent Office
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sound transducer
circuit board
transducer
mems
sound
Prior art date
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Pending
Application number
EP20197821.0A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andrea Rusconi Clerici Beltrami
Ferruccio Bottoni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
USound GmbH
Original Assignee
USound GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by USound GmbH filed Critical USound GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a sound transducer unit, in particular for in-ear headphones, for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range with a circuit board and at least one MEMS sound transducer arranged thereon, with at least one connection element of the carrier element is electrically conductively connected to at least one contact element of the MEMS sound transducer.
  • the object of the present invention is therefore to create a sound transducer unit, the manufacturing method of which is simplified.
  • a sound transducer unit is proposed for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range.
  • the sound transducer unit can thus be operated as a loudspeaker and / or as a microphone.
  • the sound waves can be used as distance or proximity sensors, for example.
  • the sound transducer unit can also be used, for example, for in-ear headphones which are at least partially arranged in an auditory canal will.
  • the sound transducer unit can also be used for other sound generation units, such as smartphones, radios, televisions, PCs, etc.
  • the sound transducer unit comprises a printed circuit board and at least one MEMS sound transducer arranged thereon.
  • the circuit board can have electrical lines or conductor tracks in order to carry electrical voltages, electrical currents and / or electrical signals.
  • the MEMS sound transducer is also used to generate and / or record sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range.
  • the circuit board is a carrier for the MEMS sound transducer.
  • the circuit board has at least one connection element and the MEMS sound transducer has at least one contact element. Furthermore, the at least one connection element is electrically conductively connected to the at least one contact element. A connection element is connected to a contact element if there are several of the two.
  • the MEMS sound transducer is designed as a surface-mountable component which is connected to the circuit board by means of surface mounting. Since the MEMS sound transducer is designed as a surface-mountable component, it can be arranged on the circuit board by means of surface mounting. This is an assembly process that can be easily automated. The production of the sound transducer unit is thereby simplified and accelerated.
  • connection element and the contact element are electrically connected to one another by means of an integral connection.
  • the connection element and the contact element can also be soldered to one another, so that a soldered connection is formed. This creates a stable, electrically conductive connection.
  • the material connection keep the MEMS transducer independently or alone on the circuit board.
  • the MEMS sound transducer has a membrane unit which is coupled to a transducer element of the MEMS sound transducer.
  • a transducer element which can include a piezo actuator and / or a piezoelectric layer, for example.
  • deflections can be generated and / or detected. These deflections are transmitted to the membrane unit through the coupling, for example through a coupling element.
  • the membrane unit then generates sound.
  • the membrane unit can, however, also convert sound waves into deflections, which are transmitted to the transducer element.
  • the transducer element can generate the deflections from an electrical signal and / or the electrical signals from deflections.
  • the membrane unit or a membrane of the membrane unit is advantageously formed from a heat-resistant membrane material.
  • Polyimides, polyamides or silicones, for example, can be used as the heat-resistant membrane material. If the MEMS sound transducer is soldered onto the circuit board, the MEMS sound transducer and thus also the membrane or the membrane unit can heat up to or even more than 300 ° C. Damage can be prevented with the aid of the heat-resistant membrane material.
  • the MEMS sound transducer comprises a transducer support, the MEMS sound transducer being arranged on the circuit board by means of the transducer support.
  • the transducer carrier can be a carrier substrate.
  • the converter element, in particular the piezo actuator and / or the piezoelectric layer, can also be arranged on the converter carrier. Additionally or alternatively, the membrane unit can be arranged on the transducer carrier.
  • the transducer carrier has a first through channel. A pressure that arises when the membrane unit moves or when it is deflected can be compensated for by the first through-channel.
  • the at least one contact element is designed as a contact surface. This allows the MEMS transducer to be constructed more easily.
  • the at least one contact element is arranged on the converter carrier. This means that further components are dispensed with, so that the MEMS sound transducer or the sound transducer unit has a compact design.
  • the converter carrier can have the at least one contact surface, which is preferably arranged on an outer or peripheral side of the converter carrier.
  • the converter support has electrical lines for the converter element.
  • the electrical signals can be routed to the transducer element or be routed away from it.
  • the electrical lines can run on an outer surface and / or in an interior of the transducer carrier.
  • the circuit board has a second through channel.
  • This second through-channel can be coaxial and / or congruent with the first through-channel of the MEMS sound transducer.
  • the pressure that is formed when the membrane unit is deflected can thus be equalized through the first and second through-channels.
  • the first and second through-channels together form a compensation channel.
  • the first and second through-channels together also form a connection to a rear volume of the sound transducer unit, the acoustic properties of the sound transducer unit being determined with the aid of the rear volume.
  • the circuit board has a component side facing the MEMS sound transducer, on which the MEMS sound transducer is placed in a contact area, so that the contact elements make contact with the connection elements.
  • the circuit board can already have the contact areas, so that it is very easy to manufacture the sound transducer unit in large numbers.
  • the contact area has the contact elements.
  • the sound transducer unit has a circuit board on which the circuit board with the MEMS sound transducer is arranged.
  • the circuit board can be made larger than the circuit board.
  • the unit of printed circuit board and MEMS sound transducer is arranged on the board.
  • the circuit board also includes further electrical components that are required for the operation of the sound transducer unit.
  • the circuit board can comprise a control unit, an, in particular wireless, interface, an energy unit, a storage unit, sensors and / or an energy interface.
  • the circuit board can have conductor tracks.
  • the circuit board can advantageously be arranged on the board by means of spacers.
  • a single spacer can also suffice.
  • the at least one spacer is thus arranged between the circuit board and the circuit board.
  • At least one electrical plug connection is arranged between the printed circuit board and the circuit board, so that electrical signals can be routed to the MEMS sound transducer and / or can be routed away from it.
  • At least one spacer can also electrically connect the printed circuit board and the circuit board for the exchange of electrical signals.
  • the spacer or spacers can be electrically conductive.
  • conductor tracks can also be arranged in at least one spacer, so that a plurality of conductors are passed through one spacer.
  • the sound transducer unit has a transducer housing in which at least the MEMS sound transducer and / or the circuit board are arranged. With the help of the transducer housing, at least the MEMS sound transducer can be protected from dirt and damage.
  • the converter housing has a first coupling area for coupling an ear element to the converter housing.
  • the ear element can be made of a flexible material, for example rubber.
  • the ear element can be provided so that it is at least partially pushed into an auditory canal when the sound transducer unit is used for in-ear headphones.
  • the ear element or also earplugs can adapt to the auditory canal.
  • the converter housing has a second coupling area for coupling a headphone unit to the converter housing.
  • the headphone unit can have a battery or an accumulator, for example.
  • the converter housing has an exit opening for sound waves. If the converter housing or the sound converter unit for When using in-ear headphones, the outlet opening is directed in the direction of the auditory canal or the eardrum. The sound waves are thus guided directly to the ear.
  • the transducer housing has a front volume which is arranged between the outlet opening and the MEMS sound transducer.
  • the converter housing has a dust protection and / or a moisture protection.
  • the dust protection can be arranged in the area of the outlet opening and / or the moisture protection in the area between the front volume and the MEMS sound transducer. This can prevent the ingress of dust and / or moisture.
  • the dust and / or moisture protection can be glued to the converter housing.
  • the sound transducer unit has at least one second MEMS sound transducer, one of the two MEMS sound transducers being operable as a loudspeaker and the other MEMS sound transducer being operable as a microphone.
  • the two MEMS sound transducers being operable as a loudspeaker
  • the other MEMS sound transducer being operable as a microphone.
  • both MEMS sound transducers are arranged next to one another on the circuit board.
  • the two MEMS sound transducers can be arranged in a space-saving manner.
  • one of the two MEMS sound transducers can be arranged on the other MEMS sound transducer.
  • the MEMS sound transducer which is operated as a microphone
  • the MEMS sound transducer which is operated as a loudspeaker.
  • the circuit board has a pressure compensation opening.
  • the pressure compensation opening can be arranged next to the at least one MEMS sound transducer.
  • the front and rear volumes are also connected to one another with the aid of the pressure equalization opening. A pressure between the front and rear volume is thereby equalized.
  • a dam arrangement is arranged around the pressure equalization opening. As a result, it can be prevented that adhesive, which is used, for example, to glue the printed circuit board to the converter housing, can get into the pressure compensation opening and thereby close it.
  • a method for producing a sound transducer unit, in particular for in-ear headphones, for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range.
  • the sound transducer unit can be designed in accordance with at least one feature of the preceding and / or following description.
  • At least one MEMS sound transducer is arranged on a printed circuit board.
  • At least one connection element of the MEMS sound transducer is electrically connected to at least one contact element of the circuit board. This creates an electrical connection between the printed circuit board and the MEMS sound transducer.
  • the at least one MEMS sound transducer is a surface-mountable component which is connected to the circuit board by means of surface mounting.
  • the MEMS sound transducer can be automatically placed on the circuit board by means of surface mounting.
  • the electrical connection of the circuit board with the MEMS sound transducer can also be carried out in an automated manner. As a result, the manufacturing process can be simplified.
  • a sound generating unit with a sound transducer unit for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range is also proposed.
  • the sound unit can be, for example, in-ear headphones, a smartphone, a telephone and / or a music system.
  • the sound generating unit can also be another mobile device.
  • the sound transducer unit is designed according to at least one feature of the preceding and / or following description. Additionally or alternatively, the sound transducer unit can be designed in accordance with at least one feature of the preceding and / or following description.
  • the sound generating unit has an ear element which is arranged in a first coupling area of the sound transducer unit.
  • the ear element is, for example, an earplug.
  • the ear element is designed to be flexible, for example it is also rubber, so that it can adapt to an auditory canal when it is inserted into it.
  • the sound generating unit is an in-ear headphone.
  • the sound generating unit has a headphone unit which is arranged in a second coupling area of the sound transducer unit.
  • the headphone unit can, for example, be a battery and / or have an accumulator.
  • the sound generation unit here is also an in-ear headphone.
  • Figure 1 shows a perspective, schematic view of a sound transducer unit 1 with a printed circuit board 2 and a MEMS sound transducer 3.
  • MEMS sound transducer 3 With the aid of the MEMS sound transducer 3, sound waves can be generated and / or recorded.
  • the MEMS sound transducer 3 or the sound transducer unit 1 is operated as a loudspeaker. Additionally or alternatively, the MEMS sound transducer 3 or the sound transducer unit 1 can also be operated as a microphone, so that the sound waves are recorded.
  • the sound transducer unit 1 can also be used for a sound generation unit 41, which is shown in FIG Figure 7 is designed as in-ear headphones 41, for example.
  • the printed circuit board 2 also has at least one connection element 4 in the present exemplary embodiment.
  • connection element 4 can, as shown here, be designed as a connection surface.
  • the connection element 4, in particular the connection surface, is arranged on and / or on a component side 7.
  • the printed circuit board 2 also has an underside 8 opposite the component side 7.
  • the MEMS sound transducer 3 also has at least one contact element 5, which is designed here as a contact foot.
  • the contact elements 5 are arranged in such a way that in each case a contact element 5 lies on a connection element 4 when the MEMS sound transducer 3 is arranged on the component side 7.
  • the MEMS sound transducer 3 is designed as a surface-mountable component which is connected to the printed circuit board 2 by means of surface mounting.
  • a connection element 4 is assigned to each contact element 5, so that these two can form an electrical connection.
  • a contact element 5 is connected to the associated connection element 4 by means of a soldered connection 6, so that the electrical connection is established.
  • soldered connection 6 is only shown between a contact element 5 and a connection element 4.
  • a soldered connection 6 can exist between all contact elements 5 and the respective associated connection element 4.
  • another material connection can also be formed between the connection element 4 and the contact element 5.
  • the connection is an electrical connection.
  • the MEMS sound transducer 3 can be connected to the circuit board 2 in an automated manner and quickly.
  • the circuit board 2 also has a plurality of conductor tracks 9, again only one conductor track 9 being provided with a reference symbol for the sake of clarity.
  • the conductor tracks 9 are electrically connected to the connection elements 4.
  • the conductor tracks 9 are also shown only schematically.
  • the conductor tracks 9 can converge and / or run parallel. Furthermore, the conductor tracks 9 can run through the circuit board 2 onto the underside 8.
  • the circuit board 2 also has a contact area 48 in which the MEMS sound transducer 3 is or can be arranged.
  • the connection elements 4 are preferably arranged in the contact area.
  • Figure 2 shows a perspective, schematic view of a sound transducer unit 1 with a circuit board 2 and a MEMS sound transducer 3 on a circuit board 10.
  • the circuit board 2 and the MEMS sound transducer 3 arranged thereon are arranged here on the circuit board 10.
  • the circuit board 10 is larger than the circuit board 2. Further components which are required for the operation of the sound transducer unit 1 can thus be arranged on the circuit board 10.
  • the platinum 10 is also a motherboard.
  • the circuit board 2 is arranged on the circuit board 10 by means of spacers 11. These space the printed circuit board 2 from the circuit board 10.
  • the board 10 has a board top 14 and an opposite board bottom 15.
  • the circuit board 2 is arranged on the upper side 14 of the circuit board.
  • Electronic components 12 are also arranged on the upper side 14 of the circuit board, although for the sake of clarity not all electronic components 12 are provided with a reference number.
  • the electronic components 12 can be, for example, control units, memory units, resistors, coils, capacitors, radio modules and / or sensors.
  • the circuit board 10 has conductor tracks 13 shown by way of example. With the aid of the conductor tracks 13, all components are electrically connected to one another. Additionally or alternatively, an electronic component 12, which is shown here schematically is shown, be arranged on the underside of the circuit board 15.
  • the circuit board 10 can also be a PCB (printed circuit board or printed circuit board).
  • the circuit board 2 and the circuit board 10 are round and arranged coaxially to one another.
  • the present exemplary embodiment has a plug connection 47.
  • the electrical signals can also be passed through the spacers 11.
  • at least one electrical supply voltage can be fed to the MEMS sound transducer 3 or other components through the spacers.
  • Figures 3a and 3b show the sound transducer unit 1 with a transducer housing 16 in a side sectional view ( Fig. 3a ) and in a perspective view ( Figure 3b ). In the sectional view of the Figure 3a the cut surfaces are not shown hatched.
  • At least the MEMS sound transducer 3 and / or the printed circuit board 2 are arranged in the transducer housing 16, so that at least the MEMS sound transducer 3 is protected from dirt and damage.
  • circuit board 10 is also shown, the circuit board 2 with the spacers 11 shown in FIG. 2, but not shown here, being arranged on the circuit board 10.
  • the converter housing 16 has an outlet opening 21 through which the sound waves can exit from the converter housing 16 and / or enter the converter housing 16. If the sound transducer unit 1 is used for in-ear headphones, the outlet opening 21 faces the ear when the in-ear headphones are worn by a wearer.
  • the transducer housing 16 On the side of the transducer housing 16 opposite to the outlet opening 21 there is an insertion opening 26 through which the MEMS sound transducer 3 and / or the circuit board 2 can be inserted into the transducer housing 16 or an interior 27 of the transducer housing 16.
  • the interior space 27 is delimited by the converter housing 16 and the outlet opening 21 and the insertion opening 26.
  • the circuit board 10 is designed to be larger than the insertion opening 26.
  • the circuit board 10 closes the insertion opening 26.
  • the converter housing 16 also has a first base arrangement 22 on which the circuit board 10 can be placed.
  • the first base arrangement 22 borders the insertion opening 26.
  • the converter housing 16 also has a second base arrangement 23 which is arranged in the area of the interior space 27 and on which the printed circuit board 2 can be placed.
  • the converter housing 16 also has a third base arrangement 24 which is arranged in the area of the interior space 27 and on which a Moisture protection 18 can be put on.
  • the moisture protection 18 is arranged here between the outlet opening 21 and the MEMS sound transducer 3, so that the MEMS sound transducer 3 is protected from moisture that can enter through the outlet opening 21.
  • the moisture protection 18 can, for example, be a membrane which retains moisture but allows sound waves to pass through.
  • the converter housing 16 also has a fourth base arrangement 25 on which a dust cover 17 can be placed. With the aid of the dust protector 17, dust and / or dirt can be prevented from getting into the interior space 27 of the converter housing 16.
  • the MEMS sound transducer 3 and / or the circuit board 2 are arranged in the transducer housing 16, they divide the interior space 27 into a front volume 19 and a rear volume 20.
  • the front volume 19 is arranged between the outlet opening 21 and the MEMS sound transducer 3.
  • the rear volume 20 is arranged between the MEMS sound transducer 3 and the insertion opening 26 or the circuit board 10.
  • the spacers 11, not shown here, are at least partially arranged in the rear volume 20.
  • the converter housing 16 is designed to be rotationally symmetrical. Accordingly, the outlet opening 21, the dust protection 17, the circuit board 10, the circuit board 2 and / or the four base arrangements 22-25 are round. The interior 27 is also rotationally symmetrical.
  • the converter housing 16 also has a first coupling area 28.
  • An ear element 42 described later, can be arranged in the first coupling region 28.
  • the ear element 42 is advantageously flexible and / or made of rubber, so that it can be inserted into an auditory canal of the wearer, adapting to the inner contour of the auditory canal. With help of the ear element 42, wearing comfort of the in-ear headphones 41 is improved if the sound transducer unit 1 is used for this.
  • the converter housing 16 also has a first projection 30, with which it is prevented that the ear element 42 arranged in the first coupling region 28 can slip from the converter housing 16.
  • the first projection 30 is adjacent to the first coupling region 28.
  • the converter housing 16 also has a second coupling area 29.
  • a headphone unit 43 which will be described later, can be arranged in the second coupling area 29.
  • the headphone unit 43 comprises the elements that are still required in addition to the sound transducer unit 1 when the sound transducer unit 1 is used in in-ear headphones 41.
  • Such elements are, for example, an energy store 44, a charging socket for charging the energy store 44 and / or additional sensors 45.
  • the converter housing 16 also has a second projection 31, with which it is prevented that the headphone unit 43 arranged in the second coupling area 29 can slip from the converter housing 16.
  • the second projection 31 is adjacent to the second coupling region 29.
  • the first and / or the second coupling area 28, 29 is also cylindrical.
  • Figure 4 shows a side sectional view of a sound transducer unit 1 with a pressure compensation opening 32. The cut surfaces are again not shown hatched.
  • the circuit board 2 and / or the MEMS sound transducer 3 subdivide the interior space 27 into the front volume 19 and the rear volume 20.
  • the front volume 19 extends from the circuit board 2 and / or the MEMS sound transducer 3 to the outlet opening 21, i.e. preferably also through the moisture protection 18.
  • the pressure compensation opening 32 can have a diameter which is smaller than 0.5 mm. With such an order of magnitude, the pressure equalization opening 32 is essentially impermeable to sound waves. However, the pressure difference can even out.
  • the pressure compensation opening 32 is arranged here in the circuit board 2, several pressure compensation openings 32 also being conceivable.
  • the pressure equalization openings 32 are surrounded by a dam arrangement 33. With the aid of the dam arrangement 33, it is possible to prevent adhesive from getting into the pressure equalization openings 32 when the printed circuit board 2 is glued to the converter housing 16.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the MEMS sound transducer 3 with a section of the circuit board 2.
  • the MEMS sound transducer 3 is shown in more detail.
  • the MEMS sound transducer 3 comprises a transducer carrier 34, which can be designed as a transducer substrate.
  • the MEMS sound transducer 3 sits on the circuit board 2 by means of the transducer carrier 34.
  • a converter element 35 is arranged on the converter support 34 by means of foot elements 38.
  • the transducer element 35 can comprise at least one piezo actuator and / or at least one piezoelectric layer, so that the transducer element 35 can convert electrical signals into deflections and / or deflections into electrical signals.
  • the MEMS sound transducer 3 is operated as a loudspeaker.
  • the MEMS sound transducer 3 is operated as a microphone.
  • the electrical signals can be audio signals.
  • the MEMS sound transducer 3 further comprises a membrane unit 37, which is coupled to the transducer element 35 by means of a coupling element 36. Deflections can thus be exchanged between the membrane unit 37 and the transducer element.
  • the air arranged above it can be caused to vibrate by the deflections, so that sound waves are generated.
  • the MEMS sound transducer 3 is therefore operated as a loudspeaker.
  • sound waves can also set the membrane unit 37 in vibration, which result in deflections of the membrane unit 37.
  • the deflections are converted into electrical signals by the transducer element 35.
  • the MEMS sound transducer 3 is consequently operated as a microphone.
  • the audio signals can be routed to the MEMS sound transducer 3 and / or routed away from it.
  • the said deflections have a direction along a stroke axis H.
  • the transducer element 35 and the membrane unit 37 are also deflected along the stroke axis H.
  • a first through channel 39 is also arranged in the transducer carrier 34.
  • a second through channel 40 is arranged in the printed circuit board 2. Both through channels 39, 40 are arranged coaxially and congruently with one another. Both through channels 39, 40 form a compensation channel.
  • the membrane unit 37 which is preferably closed, deflects along the stroke axis H, an alternating negative and positive pressure arises on the circuit board 2 facing in the area of the transducer element 35 and / or the membrane unit 37. However, this hinders the movement of the membrane unit 37.
  • With the aid of the first and second through channels 39, 40 a connection to the rear volume 20 can be established so that the negative and positive pressure are weakened and the membrane unit 37 can be deflected better.
  • the two through channels 39, 40 serve to improve the acoustics of the MEMS sound transducer 3.
  • the at least one contact element 5 can be arranged on the transducer carrier 34, which can preferably also be designed as a contact surface.
  • the at least one contact element 5 can be arranged on an outer or circumferential side of the MEMS sound transducer 3 or of the transducer carrier 34.
  • the MEMS sound transducer 3 can be soldered directly onto the circuit board 2 through the at least one contact surface.
  • the MEMS sound transducer 3 or the transducer carrier 34 preferably has several Contact surfaces which are arranged to match the connection elements 4.
  • FIGS. 6a and 6b show a sound transducer unit 1, each with a second MEMS sound transducer 3b in two different configurations.
  • the sound transducer unit 1 has two MEMS sound transducers 3a, 3b, one MEMS sound transducer 3a, 3b can be operated as a loudspeaker and the other MEMS sound transducer 3a, 3b can be operated as a microphone. As a result, the sound transducer unit 1 can be operated, in particular simultaneously, as a loudspeaker and as a microphone.
  • a MEMS sound transducer 3b is arranged on the other MEMS sound transducer 3a. This is advantageous when there is hardly any space on the circuit board 2.
  • Figure 7 shows a side sectional view of at least partially shown in-ear headphones 41.
  • the sound transducer unit 1 is mainly used as a loudspeaker.
  • the in-ear headphones 41 shown here are an example of a sound generating unit 41.
  • the sound transducer unit 1 can, for example, also be arranged in another device, such as a smartphone, PC, etc., for example.
  • the ear element 42 is arranged in the first coupling region 28 of the converter housing 16.
  • the ear element 42 forms a form-fitting connection with the first coupling region 28 and the first projection 30, so that the ear element 42 cannot slip off the converter housing 16.
  • the ear element 42 also has an ear element opening 46 which, according to the present exemplary embodiment, is coaxial with the outlet opening 21.
  • the headphone unit 43 is coupled to the converter housing 16.
  • the headphone unit 43 forms a form-fitting connection with the second coupling area 29 and the second projection 31, so that the headphone unit 43 cannot slip off the converter housing 16.
  • the headphone unit 43 has, for example, an energy store 44 and a further sensor 45.
  • the headphone unit 43 can also have further components for the in-ear headphones 41.
  • the sound transducer unit 1 is described here in connection with the in-ear headphones 41, so that the sound transducer unit 1 can also be used for another mobile device.
  • the sound transducer unit 1 can also be used for a smartphone, a radio, a television, etc.
  • the in-ear headphone 41 is an example of a mobile device.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schallwandlereinheit (1), insbesondere für einen In-Ohr-Kopfhörer, zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich mit einer Leiterplatte (2) und zumindest einem darauf angeordneten MEMS-Schallwandler (3), wobei zumindest ein Anschlusselement (4) der Leiterplatte (2) mit zumindest einem Kontaktelement (5) des MEMS-Schallwandlers (3) elektrisch leitend verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der MEMS-Schallwandler (3) als oberflächenmontierbares Bauteil ausgebildet, welches mittels Oberflächenmontage mit der Leiterplatte (2) verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Schallwandlereinheit (1) sowie eine Schallerzeugungseinheit (41).The invention relates to a sound transducer unit (1), in particular for in-ear headphones, for generating and / or recording sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range with a circuit board (2) and at least one MEMS sound transducer (3) arranged on it ), at least one connection element (4) of the printed circuit board (2) being connected in an electrically conductive manner to at least one contact element (5) of the MEMS sound transducer (3). According to the invention, the MEMS sound transducer (3) is designed as a surface-mountable component which is connected to the printed circuit board (2) by means of surface mounting. The invention also relates to a method for producing a sound transducer unit (1) and a sound generating unit (41).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schallwandlereinheit, insbesondere für einen In-Ohr-Kopfhörer, zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich mit einer Leiterplatte und zumindest einem darauf angeordneten MEMS-Schallwandler, wobei zumindest ein Anschlusselement des Trägerelements mit zumindest einem Kontaktelement des MEMS-Schallwandlers elektrisch leitend verbunden ist.The present invention relates to a sound transducer unit, in particular for in-ear headphones, for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range with a circuit board and at least one MEMS sound transducer arranged thereon, with at least one connection element of the carrier element is electrically conductively connected to at least one contact element of the MEMS sound transducer.

Aus der DE 10 2014 016 753 A1 ist eine Schallwandlereinheit bekannt, welcher in einer Leitplatte angeordnet ist. Nachteilig daran ist es, dass eine Herstellung einer derartigen Schallwandlereinheit aufwändig ist.From the DE 10 2014 016 753 A1 a sound transducer unit is known which is arranged in a guide plate. The disadvantage of this is that the production of such a sound transducer unit is complex.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Schallwandlereinheit zu schaffen, deren Herstellungsverfahren vereinfacht wird.The object of the present invention is therefore to create a sound transducer unit, the manufacturing method of which is simplified.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schallwandlereinheit, deren Herstellungsverfahren und ein mobiles Gerät mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.The object is achieved by a sound transducer unit, its manufacturing method and a mobile device with the features of the independent claims.

Vorgeschlagen wird eine Schallwandlereinheit zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich. Die Schallwandlereinheit kann somit als Lautsprecher und/oder als Mikrofon betrieben werden. Im Ultraschallbereich können die Schallwellen beispielsweise als Abstands- oder Näherungssensor verwendet werden. Die Schallwandlereinheit kann ferner beispielsweise für In-Ohr-Kopfhörer verwendet werden, welche zumindest teilweise in einen Gehörgang angeordnet werden. Die Schallwandlereinheit kann aber auch für andere Schallerzeugungseinheiten verwendet werden, wie beispielsweise für Smartphones, Radios, Fernseher, PCs, usw.A sound transducer unit is proposed for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range. The sound transducer unit can thus be operated as a loudspeaker and / or as a microphone. In the ultrasonic range, the sound waves can be used as distance or proximity sensors, for example. The sound transducer unit can also be used, for example, for in-ear headphones which are at least partially arranged in an auditory canal will. The sound transducer unit can also be used for other sound generation units, such as smartphones, radios, televisions, PCs, etc.

Die Schallwandlereinheit umfasst eine Leiterplatte und zumindest einen darauf angeordneten MEMS-Schallwandler. Die Leiterplatte kann elektrische Leitungen bzw. Leiterbahnen aufweisen, um elektrische Spannungen, elektrische Ströme und/oder elektrische Signale zu führen. Der MEMS-Schallwandler dient ferner zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich. Die Leiterplatte ist dabei ein Träger für den MEMS-Schallwandler.The sound transducer unit comprises a printed circuit board and at least one MEMS sound transducer arranged thereon. The circuit board can have electrical lines or conductor tracks in order to carry electrical voltages, electrical currents and / or electrical signals. The MEMS sound transducer is also used to generate and / or record sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range. The circuit board is a carrier for the MEMS sound transducer.

Ferner weist die Leiterplatte zumindest ein Anschlusselement und der MEMS-Schallwandler zumindest ein Kontaktelement auf. Weiterhin ist das zumindest eine Anschlusselement mit dem zumindest einem Kontaktelement elektrisch leitend verbunden. Dabei ist jeweils ein Anschlusselement mit einem Kontaktelement verbunden, wenn von beiden mehrere vorhanden sind.Furthermore, the circuit board has at least one connection element and the MEMS sound transducer has at least one contact element. Furthermore, the at least one connection element is electrically conductively connected to the at least one contact element. A connection element is connected to a contact element if there are several of the two.

Erfindungsgemäß ist der MEMS-Schallwandler als oberflächenmontierbares Bauteil ausgebildet, welches mittels Oberflächenmontage mit der Leiterplatte verbunden ist. Da der MEMS-Schallwandler als oberflächenmontierbares Bauteil ausgebildet ist, kann dieser mittels Oberflächenmontage auf der Leiterplatte angeordnet werden. Dies ist ein Montageverfahren, welches gut automatisiert werden kann. Das Herstellen der Schallwandlereinheit wird dadurch vereinfacht und beschleunigt.According to the invention, the MEMS sound transducer is designed as a surface-mountable component which is connected to the circuit board by means of surface mounting. Since the MEMS sound transducer is designed as a surface-mountable component, it can be arranged on the circuit board by means of surface mounting. This is an assembly process that can be easily automated. The production of the sound transducer unit is thereby simplified and accelerated.

Vorteilhaft ist es, wenn das Anschlusselement und das Kontaktelement mittels einer stoffschlüssigen Verbindung miteinander elektrisch verbunden sind. Dabei kann das Anschlusselement und das Kontaktelement auch miteinander verlötet sein, so dass eine Lötverbindung ausgebildet ist. Dadurch wird eine stabile, elektrisch leitende Verbindung ausgebildet. Ferner kann die stoffschlüssige Verbindung den MEMS-Schallwandler selbstständig bzw. allein auf der Leiterplatte halten.It is advantageous if the connection element and the contact element are electrically connected to one another by means of an integral connection. The connection element and the contact element can also be soldered to one another, so that a soldered connection is formed. This creates a stable, electrically conductive connection. Furthermore, the material connection keep the MEMS transducer independently or alone on the circuit board.

Von Vorteil ist es, wenn der MEMS-Schallwandler eine Membraneinheit aufweist, welche mit einem Wandlerelement des MEMS-Schallwandlers gekoppelt ist. Mit Hilfe des Wandlerelements, welches beispielsweise einen Piezoaktor und/oder eine piezoelektrische Schicht umfassen kann, können Auslenkungen erzeugt und/oder erfasst werden. Diese Auslenkungen werden durch die Kopplung, beispielsweise durch ein Koppelelement, auf die Membraneinheit übertragen werden. Die Membraneinheit erzeugt daraufhin Schall. Die Membraneinheit kann aber auch Schallwellen in Auslenkungen umwandeln, welche auf das Wandlerelement übertragen werden. Das Wandlerelement kann dabei aus einem elektrischen Signal die Auslenkungen erzeugen und/oder aus Auslenkungen die elektrischen Signale.It is advantageous if the MEMS sound transducer has a membrane unit which is coupled to a transducer element of the MEMS sound transducer. With the aid of the transducer element, which can include a piezo actuator and / or a piezoelectric layer, for example, deflections can be generated and / or detected. These deflections are transmitted to the membrane unit through the coupling, for example through a coupling element. The membrane unit then generates sound. The membrane unit can, however, also convert sound waves into deflections, which are transmitted to the transducer element. The transducer element can generate the deflections from an electrical signal and / or the electrical signals from deflections.

Vorteilhafterweise ist die Membraneinheit oder eine Membran der Membraneinheit aus einem hitzebeständigen Membranmaterial ausgebildet. Als hitzebeständiges Membranmaterial können beispielsweise Polyimide, Polyamide oder Silikone verwendet werden. Wenn der MEMS-Schallwandler auf die Leiterplatte gelötet wird, kann sich der MEMS-Schallwandler und somit auch die Membran bzw. die Membraneinheit bis auf oder sogar mehr als 300°C erwärmen. Mit Hilfe des hitzebeständigen Membranmaterials kann eine Beschädigung verhindert werden.The membrane unit or a membrane of the membrane unit is advantageously formed from a heat-resistant membrane material. Polyimides, polyamides or silicones, for example, can be used as the heat-resistant membrane material. If the MEMS sound transducer is soldered onto the circuit board, the MEMS sound transducer and thus also the membrane or the membrane unit can heat up to or even more than 300 ° C. Damage can be prevented with the aid of the heat-resistant membrane material.

Von Vorteil ist es, wenn der MEMS-Schallwandler einen Wandlerträger umfasst, wobei der MEMS-Schallwandler mittels dem Wandlerträger auf der Leiterplatte angeordnet ist. Der Wandlerträger kann ein Trägersubstrat sein. An dem Wandlerträger kann ferner das Wandlerelement, insbesondere der Piezoaktor und/oder die piezoelektrische Schicht, angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann an dem Wandlerträger die Membraneinheit angeordnet sein.It is advantageous if the MEMS sound transducer comprises a transducer support, the MEMS sound transducer being arranged on the circuit board by means of the transducer support. The transducer carrier can be a carrier substrate. The converter element, in particular the piezo actuator and / or the piezoelectric layer, can also be arranged on the converter carrier. Additionally or alternatively, the membrane unit can be arranged on the transducer carrier.

Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Wandlerträger einen ersten Durchgangskanal aufweist. Durch den ersten Durchgangskanal kann ein Druck ausgeglichen werden, der dadurch entsteht, wenn sich die Membraneinheit bewegt bzw. wenn diese ausgelenkt wird.Additionally or alternatively, it is advantageous if the transducer carrier has a first through channel. A pressure that arises when the membrane unit moves or when it is deflected can be compensated for by the first through-channel.

Von Vorteil ist es, wenn das zumindest eine Kontaktelement als Kontaktfläche ausgebildet ist. Dadurch kann der MEMS-Schallwandler einfacher konstruiert werden.It is advantageous if the at least one contact element is designed as a contact surface. This allows the MEMS transducer to be constructed more easily.

Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn das zumindest eine Kontaktelement am Wandlerträger angeordnet. Dadurch wird auf weitere Bauteile verzichtet, so dass der MEMS-Schallwandler bzw. die Schallwandlereinheit kompakt aufgebaut ist. Beispielsweise kann der Wandlerträger die zumindest eine Kontaktfläche aufweisen, welche vorzugsweise an einer Außen- bzw. Umfangsseite des Wandlerträgers angeordnet sind.Additionally or alternatively, it is advantageous if the at least one contact element is arranged on the converter carrier. This means that further components are dispensed with, so that the MEMS sound transducer or the sound transducer unit has a compact design. For example, the converter carrier can have the at least one contact surface, which is preferably arranged on an outer or peripheral side of the converter carrier.

Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn der Wandlerträger elektrische Leitungen für das Wandlerelement aufweist. Mit Hilfe dieser elektrischen Leitungen können die elektrischen Signale zum Wandlerelement geführt oder von diesem weg geführt werden. Die elektrischen Leitungen können dabei an einer Außenfläche und/oder in einem Inneren des Wandlerträgers verlaufen.Additionally or alternatively, it is advantageous if the converter support has electrical lines for the converter element. With the aid of these electrical lines, the electrical signals can be routed to the transducer element or be routed away from it. The electrical lines can run on an outer surface and / or in an interior of the transducer carrier.

Vorteilhaft ist es, wenn die Leiterplatte einen zweiten Durchgangskanal aufweist. Dieser zweite Durchgangskanal kann zum ersten Durchgangskanal des MEMS-Schallwandlers koaxial und/oder deckungsgleich sein. Der Druck, der beim Auslenken der Membraneinheit ausgebildet wird, kann somit durch den ersten und zweiten Durchgangskanal ausgeglichen werden. Der erste und zweite Durchgangskanal bilden zusammen einen Ausgleichskanal. Der erste und zweite Durchgangskanal bilden ferner zusammen eine Verbindung zu einem Hintervolumen der Schallwandlereinheit, wobei mit Hilfe des Hintervolumens die akustischen Eigenschaften der Schallwandlereinheit bestimmt werden.It is advantageous if the circuit board has a second through channel. This second through-channel can be coaxial and / or congruent with the first through-channel of the MEMS sound transducer. The pressure that is formed when the membrane unit is deflected can thus be equalized through the first and second through-channels. The first and second through-channels together form a compensation channel. The first and second through-channels together also form a connection to a rear volume of the sound transducer unit, the acoustic properties of the sound transducer unit being determined with the aid of the rear volume.

Von Vorteil ist es, wenn die Leiterplatte eine dem MEMS-Schallwandler zugewandte Bauteilseite aufweist, auf welche der MEMS-Schallwandler in einem Kontaktbereich aufgesetzt ist, so dass die Kontaktelemente mit den Anschlusselementen kontaktieren. Die Leiterplatte kann bereits die Kontaktbereiche aufweisen, so dass eine Herstellung der Schallwandlereinheit in großen Stückzahlen sehr einfach ist. Der Kontaktbereich weist dabei die Kontaktelemente auf.It is advantageous if the circuit board has a component side facing the MEMS sound transducer, on which the MEMS sound transducer is placed in a contact area, so that the contact elements make contact with the connection elements. The circuit board can already have the contact areas, so that it is very easy to manufacture the sound transducer unit in large numbers. The contact area has the contact elements.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schallwandlereinheit eine Platine aufweist, auf der die Leiterplatte mit dem MEMS-Schallwandler angeordnet ist. Die Platine kann dabei größer ausgebildet sein als die Leiterplatte. Die Einheit aus Leiterplatte und MEMS-Schallwandler ist auf der Platine angeordnet. Die Platine umfasst ferner weitere elektrische Komponenten, welche für den Betrieb der Schallwandlereinheit benötigt werden. So kann die Platine beispielsweise eine Steuereinheit, eine, insbesondere kabellose, Schnittstelle, eine Energieeinheit, eine Speichereinheit, Sensoren und/oder eine Energieschnittstelle umfassen.It is advantageous if the sound transducer unit has a circuit board on which the circuit board with the MEMS sound transducer is arranged. The circuit board can be made larger than the circuit board. The unit of printed circuit board and MEMS sound transducer is arranged on the board. The circuit board also includes further electrical components that are required for the operation of the sound transducer unit. For example, the circuit board can comprise a control unit, an, in particular wireless, interface, an energy unit, a storage unit, sensors and / or an energy interface.

Die Platine kann, wie auch die Leiterplatte, Leiterbahnen aufweisen.Like the printed circuit board, the circuit board can have conductor tracks.

Dabei kann vorteilhafterweise die Leiterplatte mittels Abstandshalter auf der Platine angeordnet sein. Dabei kann auch ein einziger Abstandhalter genügen. Der zumindest eine Abstandhalter ist somit zwischen der Platine und der Leiterplatte angeordnet.The circuit board can advantageously be arranged on the board by means of spacers. A single spacer can also suffice. The at least one spacer is thus arranged between the circuit board and the circuit board.

Von Vorteil ist es, wenn zwischen der Leiterplatte und der Platine zumindest eine elektrische Steckerverbindung angeordnet ist, so dass elektrische Signale zum MEMS-Schallwandler geführt und/oder von diesem weg geführt werden können.It is advantageous if at least one electrical plug connection is arranged between the printed circuit board and the circuit board, so that electrical signals can be routed to the MEMS sound transducer and / or can be routed away from it.

Zusätzlich oder alternativ kann auch zumindest ein Abstandshalter die Leiterplatte und Platine zum Austausch von elektrischen Signalen elektrisch verbinden. Die oder der Abstandshalter können elektrisch leitfähig sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch in zumindest einem Abstandshalter Leiterbahnen angeordnet sein, so dass durch einen Abstandshalter mehrere Leiter geführt werden.Additionally or alternatively, at least one spacer can also electrically connect the printed circuit board and the circuit board for the exchange of electrical signals. The spacer or spacers can be electrically conductive. Additionally or alternatively, conductor tracks can also be arranged in at least one spacer, so that a plurality of conductors are passed through one spacer.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schallwandlereinheit ein Wandlergehäuse aufweist, in dem zumindest der MEMS-Schallwandler und/oder die Leiterplatte angeordnet sind. Mit Hilfe des Wandlergehäuses kann zumindest der MEMS-Schallwandler vor Schmutz und Beschädigung geschützt werden.It is advantageous if the sound transducer unit has a transducer housing in which at least the MEMS sound transducer and / or the circuit board are arranged. With the help of the transducer housing, at least the MEMS sound transducer can be protected from dirt and damage.

Von Vorteil ist es, wenn das Wandlergehäuse einen ersten Koppelbereich zum Ankoppeln eines Ohrelements an das Wandlergehäuse aufweist. Das Ohrelement kann dabei aus einem flexiblen Material, beispielsweise Gummi, sein. Das Ohrelement kann dafür vorgesehen sein, dass dieses in einen Gehörgang zumindest teilweise geschoben wird, wenn die Schallwandlereinheit für einen In-Ohr-Kopfhörer verwendet wird. Das Ohrelement oder auch Ohrstöpsel kann sich dem Gehörgang anpassen.It is advantageous if the converter housing has a first coupling area for coupling an ear element to the converter housing. The ear element can be made of a flexible material, for example rubber. The ear element can be provided so that it is at least partially pushed into an auditory canal when the sound transducer unit is used for in-ear headphones. The ear element or also earplugs can adapt to the auditory canal.

Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn das Wandlergehäuse einen zweiten Koppelbereich zum Ankoppeln einer Kopfhörereinheit an das Wandlergehäuse aufweist. Die Kopfhörereinheit kann beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumulator aufweisen.Additionally or alternatively, it is advantageous if the converter housing has a second coupling area for coupling a headphone unit to the converter housing. The headphone unit can have a battery or an accumulator, for example.

Vorteilhaft ist es, wenn das Wandlergehäuse eine Austrittsöffnung für Schallwellen aufweist. Wird das Wandlergehäuse bzw. die Schallwandlereinheit für einen In-Ohr-Kopfhörer verwendet, ist die Austrittsöffnung in Richtung des Gehörgangs bzw. des Trommelfells gerichtet. Die Schallwellen werden somit direkt zum Ohr geführt.It is advantageous if the converter housing has an exit opening for sound waves. If the converter housing or the sound converter unit for When using in-ear headphones, the outlet opening is directed in the direction of the auditory canal or the eardrum. The sound waves are thus guided directly to the ear.

Um die akustischen Eigenschaften der Schallwandereinheit anzupassen, ist es von Vorteil, wenn das Wandlergehäuse ein Vordervolumen aufweist, welches zwischen der Austrittsöffnung und dem MEMS-Schallwandler angeordnet ist.In order to adapt the acoustic properties of the sound transducer unit, it is advantageous if the transducer housing has a front volume which is arranged between the outlet opening and the MEMS sound transducer.

Von Vorteil ist es, wenn das Wandlergehäuse einen Staubschutz und/oder einen Feuchtigkeitsschutz aufweist. Dabei kann der Staubschutz im Bereich der Austrittsöffnung und/oder der Feuchtigkeitsschutz im Bereich zwischen Vordervolumen und MEMS-Schallwandler angeordnet sein. Damit kann das Eindringen von Staub- und/oder Feuchtigkeit verhindert werden.It is advantageous if the converter housing has a dust protection and / or a moisture protection. The dust protection can be arranged in the area of the outlet opening and / or the moisture protection in the area between the front volume and the MEMS sound transducer. This can prevent the ingress of dust and / or moisture.

Ferner kann der Staub- und/oder Feuchtigkeitsschutz mit dem Wandlergehäuse verklebt sein.Furthermore, the dust and / or moisture protection can be glued to the converter housing.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schallwandlereinheit zumindest einen zweiten MEMS-Schallwandler aufweist, wobei einer der beiden MEMS-Schallwandler als Lautsprecher und der andere MEMS-Schallwandler als Mikrofon betreibbar ist. Dadurch können Schallwellen erzeugt und, insbesondere gleichzeitig, erfasst werden.It is advantageous if the sound transducer unit has at least one second MEMS sound transducer, one of the two MEMS sound transducers being operable as a loudspeaker and the other MEMS sound transducer being operable as a microphone. As a result, sound waves can be generated and, in particular, recorded at the same time.

Von Vorteil ist es, wenn beide MEMS-Schallwandler nebeneinander auf der Leiterplatte angeordnet sind. Dadurch können die beiden MEMS-Schallwandler platzsparend angeordnet werden.It is advantageous if both MEMS sound transducers are arranged next to one another on the circuit board. As a result, the two MEMS sound transducers can be arranged in a space-saving manner.

Alternativ kann einer der beiden MEMS-Schallwandler auf dem anderen MEMS-Schallwandler angeordnet sein. Beispielsweise ist der MEMS-Schallwandler, der als Mikrofon betrieben wird, auf dem MEMS-Schallwandler angeordnet, der als Lautsprecher betrieben wird.Alternatively, one of the two MEMS sound transducers can be arranged on the other MEMS sound transducer. For example, the MEMS sound transducer, which is operated as a microphone, is arranged on the MEMS sound transducer, which is operated as a loudspeaker.

Vorteilhaft ist es, wenn die Leiterplatte eine Druckausgleichsöffnung aufweist. Die Druckausgleichsöffnung kann dabei neben dem zumindest einem MEMS-Schallwandler angeordnet sein. Mit Hilfe der Druckausgleichsöffnung wird ferner das Vorder- und das Hintervolumen miteinander verbunden. Ein Druck zwischen Vorder- und Hintervolumen wird dadurch ausgeglichen.It is advantageous if the circuit board has a pressure compensation opening. The pressure compensation opening can be arranged next to the at least one MEMS sound transducer. The front and rear volumes are also connected to one another with the aid of the pressure equalization opening. A pressure between the front and rear volume is thereby equalized.

Von Vorteil ist es, wenn um die Druckausgleichsöffnung eine Dammanordnung angeordnet ist. Infolgedessen kann verhindert werden, dass Klebstoff, welcher beispielsweise zum Ankleben der Leiterplatte an dem Wandlergehäuse verwendet wird, in die Druckausgleichsöffnung gelangen kann und diese dadurch verschließt.It is advantageous if a dam arrangement is arranged around the pressure equalization opening. As a result, it can be prevented that adhesive, which is used, for example, to glue the printed circuit board to the converter housing, can get into the pressure compensation opening and thereby close it.

Vorgeschlagen wird des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Schallwandlereinheit, insbesondere für einen In-Ohr-Kopfhörer, zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich.Furthermore, a method is proposed for producing a sound transducer unit, in particular for in-ear headphones, for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range.

Dabei kann die Schallwandlereinheit gemäß zumindest einem Merkmal der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung ausgebildet werden.The sound transducer unit can be designed in accordance with at least one feature of the preceding and / or following description.

Beim Verfahren wird auf eine Leiterplatte zumindest ein MEMS-Schallwandler angeordnet.In the method, at least one MEMS sound transducer is arranged on a printed circuit board.

Weiterhin wird beim Verfahren zumindest ein Anschlusselement des MEMS-Schallwandlers mit zumindest einem Kontaktelement der Leiterplatte elektrisch verbunden. Dadurch wird eine elektrische Verbindung zwischen Leiterplatte und MEMS-Schallwandler ausgebildet.Furthermore, in the method, at least one connection element of the MEMS sound transducer is electrically connected to at least one contact element of the circuit board. This creates an electrical connection between the printed circuit board and the MEMS sound transducer.

Erfindungsgemäß ist der zumindest eine MEMS-Schallwandler ein oberflächenmontierbares Bauteil, welches mittels Oberflächenmontage mit der Leiterplatte verbunden wird. Mittels der Oberflächenmontage kann der MEMS-Schallwandler automatisiert auf die Leiterplatte gesetzt werden. Das elektrische Verbinden der Leiterplatte mit dem MEMS-Schallwandler kann dabei ebenfalls automatisiert durchgeführt werden. Infolgedessen kann das Herstellungsverfahren vereinfacht werden.According to the invention, the at least one MEMS sound transducer is a surface-mountable component which is connected to the circuit board by means of surface mounting. The MEMS sound transducer can be automatically placed on the circuit board by means of surface mounting. The electrical connection of the circuit board with the MEMS sound transducer can also be carried out in an automated manner. As a result, the manufacturing process can be simplified.

Vorgeschlagen wird außerdem eine Schallerzeugungseinheit mit einer Schallwandlereinheit zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich. Die Schalleinheit kann beispielsweise ein In-Ohr-Kopfhörer, ein Smartphone, ein Telefon und/oder eine Musikanlage sein. Die Schallerzeugungseinheit kann auch ein anderes mobiles Gerät sein.A sound generating unit with a sound transducer unit for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range is also proposed. The sound unit can be, for example, in-ear headphones, a smartphone, a telephone and / or a music system. The sound generating unit can also be another mobile device.

Erfindungsgemäß ist die Schallwandlereinheit gemäß zumindest einem Merkmal der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann die Schallwandlereinheit gemäß zumindest einem Merkmal der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung ausgebildet werden.According to the invention, the sound transducer unit is designed according to at least one feature of the preceding and / or following description. Additionally or alternatively, the sound transducer unit can be designed in accordance with at least one feature of the preceding and / or following description.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Schallerzeugungseinheit ein Ohrelement aufweist, welches in einem ersten Koppelbereich der Schallwandlereinheit angeordnet ist. Das Ohrelement ist beispielsweise ein Ohrstöpsel. Das Ohrelement ist flexibel ausgebildet, beispielsweise ist es auch Gummi, so dass es sich einem Gehörgang anpassen kann, wenn es in diesen eingeführt ist. Die Schallerzeugungseinheit ist in diesem Fall ein In-Ohr-Kopfhörer.It is also advantageous if the sound generating unit has an ear element which is arranged in a first coupling area of the sound transducer unit. The ear element is, for example, an earplug. The ear element is designed to be flexible, for example it is also rubber, so that it can adapt to an auditory canal when it is inserted into it. In this case, the sound generating unit is an in-ear headphone.

Zusätzlich oder alternativ weist die Schallerzeugungseinheit eine Kopfhörereinheit auf, welche in einem zweiten Koppelbereich der Schallwandlereinheit angeordnet ist. Die Kopfhörereinheit kann beispielsweise eine Batterie und/oder einen Akkumulator aufweisen. Die Schallerzeugungseinheit ist hier ebenfalls ein In-Ohr-Kopfhörer.Additionally or alternatively, the sound generating unit has a headphone unit which is arranged in a second coupling area of the sound transducer unit. The headphone unit can, for example, be a battery and / or have an accumulator. The sound generation unit here is also an in-ear headphone.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1
eine perspektivische, schematische Ansicht einer Schallwandlereinheit mit einer Leiterplatte und einem MEMS-Schallwandler,
Figur 2
eine perspektivische, schematische Ansicht einer Schallwandlereinheit mit einer Leiterplatte und einem MEMS-Schallwandler auf einer Platine,
Figur 3a
eine seitliche Schnittansicht einer Schallwandlereinheit mit Wandlergehäuse,
Figur 3b
eine perspektivische Schnittansicht der Figur 3a,
Figur 4
eine seitliche Schnittansicht einer Schallwandlereinheit mit einer Druckausgleichsöffnung,
Figur 5
eine seitliche Schnittansicht des MEMS-Schallwandlers mit einem Ausschnitt der Leiterplatte,
Figur 6a, b
zwei seitliche Schnittansichten einer Schallwandlereinheit mit jeweils einem zweiten MEMS-Schallwandler und
Figur 7
eine seitliche Schnittansicht eines In-Ohr-Kopfhörers.
Further advantages of the invention are described in the following exemplary embodiments. Show it:
Figure 1
a perspective, schematic view of a sound transducer unit with a circuit board and a MEMS sound transducer,
Figure 2
a perspective, schematic view of a sound transducer unit with a circuit board and a MEMS sound transducer on a circuit board,
Figure 3a
a side sectional view of a sound transducer unit with transducer housing,
Figure 3b
a perspective sectional view of FIG Figure 3a ,
Figure 4
a side sectional view of a sound transducer unit with a pressure compensation opening,
Figure 5
a side sectional view of the MEMS sound transducer with a section of the circuit board,
Figure 6a, b
two side sectional views of a sound transducer unit, each with a second MEMS sound transducer and
Figure 7
a side sectional view of an in-ear headphone.

Figur 1 zeigt eine perspektivische, schematische Ansicht einer Schallwandlereinheit 1 mit einer Leiterplatte 2 und einem MEMS-Schallwandler 3. Mit Hilfe des MEMS-Schallwandlers 3 können Schallwellen erzeugt und/oder erfasst werden. Wenn die Schallwellen erzeugt werden, wird der MEMS-Schallwandler 3 bzw. die Schallwandlereinheit 1 als Lautsprecher betrieben. Zusätzlich oder alternativ kann der MEMS-Schallwandler 3 bzw. die Schallwandlereinheit 1 auch als Mikrofon betrieben werden, so dass die Schallwellen erfasst werden. Figure 1 shows a perspective, schematic view of a sound transducer unit 1 with a printed circuit board 2 and a MEMS sound transducer 3. With the aid of the MEMS sound transducer 3, sound waves can be generated and / or recorded. When the sound waves are generated, the MEMS sound transducer 3 or the sound transducer unit 1 is operated as a loudspeaker. Additionally or alternatively, the MEMS sound transducer 3 or the sound transducer unit 1 can also be operated as a microphone, so that the sound waves are recorded.

Die Schallwandlereinheit 1 kann ferner für eine Schallerzeugungseinheit 41 verwendet werden, welche in Figur 7 beispielshaft als In-Ohr-Kopfhörer 41 ausgebildet ist.The sound transducer unit 1 can also be used for a sound generation unit 41, which is shown in FIG Figure 7 is designed as in-ear headphones 41, for example.

Die Leiterplatte 2 weist ferner im vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest ein Anschlusselement 4 auf. In der hier gezeigten Figur 1 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich ein Anschlusselement 4 mit einem Bezugszeichen versehen, obwohl die Leiterplatte 2 hier mehrere Anschlusselemente 4 aufweist. Das Anschlusselement 4 kann, wie hier gezeigt ist, als Anschlussfläche ausgebildet sein. Das Anschlusselement 4, insbesondere die Anschlussfläche, ist auf und/oder an einer Bauteilseite 7 angeordnet. Die Leiterplatte 2 weist ferner eine zur Bauteilseite 7 gegenüberliegende Unterseite 8 auf.The printed circuit board 2 also has at least one connection element 4 in the present exemplary embodiment. In the one shown here Figure 1 For the sake of clarity, only one connection element 4 is provided with a reference number, although the printed circuit board 2 has several connection elements 4 here. The connection element 4 can, as shown here, be designed as a connection surface. The connection element 4, in particular the connection surface, is arranged on and / or on a component side 7. The printed circuit board 2 also has an underside 8 opposite the component side 7.

Der MEMS-Schallwandler 3 weist des Weiteren zumindest ein Kontaktelement 5 auf, welches hier als Kontaktfuß ausgebildet ist. Es ist der Übersichtlichkeit halber wieder lediglich ein Kontaktelement 5 mit einem Bezugszeichen versehen, obwohl der MEMS-Schallwandler 3 mehrere Kontaktelemente 5 aufweist. Die Kontaktelemente 5 sind dabei derart angeordnet, dass jeweils ein Kontaktelement 5 auf einem Anschlusselement 4 liegt, wenn der MEMS-Schallwandler 3 auf der Bauteilseite 7 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist der MEMS-Schallwandler 3 als ein oberflächenmontierbares Bauteil ausgebildet, welches mittels Oberflächenmontage mit der Leiterplatte 2 verbunden ist. Infolgedessen ist jedem Kontaktelement 5 ein Anschlusselement 4 zugeordnet, so dass diese beiden eine elektrische Verbindung ausbilden können.The MEMS sound transducer 3 also has at least one contact element 5, which is designed here as a contact foot. For the sake of clarity, only one contact element 5 is again provided with a reference number, although the MEMS sound transducer 3 has several contact elements 5. The contact elements 5 are arranged in such a way that in each case a contact element 5 lies on a connection element 4 when the MEMS sound transducer 3 is arranged on the component side 7. According to the invention, the MEMS sound transducer 3 is designed as a surface-mountable component which is connected to the printed circuit board 2 by means of surface mounting. As a result, a connection element 4 is assigned to each contact element 5, so that these two can form an electrical connection.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Kontaktelement 5 mittels einer Lötverbindung 6 mit dem zugeordneten Anschlusselement 4 verbunden, so dass die elektrische Verbindung ausgebildet ist. Auch hierzu ist der Übersichtlichkeit halber die Lötverbindung 6 lediglich zwischen einem Kontaktelement 5 und einem Anschlusselement 4 gezeigt. Natürlich kann zwischen allen Kontaktelementen 5 und dem jeweiligen zugeordneten Anschlusselement 4 eine Lötverbindung 6 bestehen. Anstelle der Lötverbindung 6 kann auch eine andere stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlusselement 4 und dem Kontaktelement 5 ausgebildet werden. Die Verbindung ist dabei eine elektrische Verbindung.According to the present exemplary embodiment, a contact element 5 is connected to the associated connection element 4 by means of a soldered connection 6, so that the electrical connection is established. Here too, for the sake of clarity, the soldered connection 6 is only shown between a contact element 5 and a connection element 4. Of course, a soldered connection 6 can exist between all contact elements 5 and the respective associated connection element 4. Instead of the soldered connection 6, another material connection can also be formed between the connection element 4 and the contact element 5. The connection is an electrical connection.

Mit Hilfe der Oberflächenmontage kann der MEMS-Schallwandler 3 automatisiert und schnell mit der Leiterplatte 2 verbunden werden.With the aid of surface mounting, the MEMS sound transducer 3 can be connected to the circuit board 2 in an automated manner and quickly.

Die Leiterplatte 2 weist ferner eine Vielzahl an Leiterbahnen 9 auf, wobei wieder der Übersichtlichkeit halber lediglich eine Leiterbahn 9 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Leiterbahnen 9 sind mit den Anschlusselementen 4 elektrisch verbunden. Die Leiterbahnen 9 sind ferner lediglich schematisch gezeigt. Die Leiterbahnen 9 können zusammenlaufen und/oder parallel verlaufen. Ferner können die Leiterbahnen 9 durch die Leiterplatte 2 auf die Unterseite 8 verlaufen.The circuit board 2 also has a plurality of conductor tracks 9, again only one conductor track 9 being provided with a reference symbol for the sake of clarity. The conductor tracks 9 are electrically connected to the connection elements 4. The conductor tracks 9 are also shown only schematically. The conductor tracks 9 can converge and / or run parallel. Furthermore, the conductor tracks 9 can run through the circuit board 2 onto the underside 8.

Die Leiterplatte 2 weist ferner einen Kontaktbereich 48 auf, in welchem der MEMS-Schallwandler 3 angeordnet ist bzw. werden kann. Im Kontaktbereich sind vorzugsweise die Anschlusselemente 4 angeordnet.The circuit board 2 also has a contact area 48 in which the MEMS sound transducer 3 is or can be arranged. The connection elements 4 are preferably arranged in the contact area.

Figur 2 zeigt eine perspektivische, schematische Ansicht einer Schallwandlereinheit 1 mit einer Leiterplatte 2 und einem MEMS-Schallwandler 3 auf einer Platine 10. Figure 2 shows a perspective, schematic view of a sound transducer unit 1 with a circuit board 2 and a MEMS sound transducer 3 on a circuit board 10.

Ferner werden der Einfachheit halber Merkmale und deren Wirkung, die bereits in den vorangegangenen Figuren beschrieben sind, nicht nochmals erklärt. Ferner weisen im Vergleich zu den vorangegangenen und/oder nachfolgenden Figuren gleiche Merkmale oder zumindest ähnlich wirkende Merkmale gleiche Bezugszeichen auf. So können beispielsweise Merkmale der Übersichtlichkeit halber auch erst in den folgenden Figuren beschrieben sein.Furthermore, for the sake of simplicity, features and their effects, which have already been described in the preceding figures, are not explained again. Furthermore, in comparison to the preceding and / or following figures, the same features or at least similarly acting features have the same reference symbols. For example, for the sake of clarity, features can also only be described in the following figures.

Die Leiterplatte 2 und der darauf angeordnete MEMS-Schallwandler 3 ist hier auf der Platine 10 angeordnet. Die Platine 10 ist dabei größer als die Leiterplatte 2. Auf der Platine 10 können somit weitere Bauteile angeordnet werden, welche für den Betrieb der Schallwandlereinheit 1 benötigt werden. Die Platin 10 ist auch eine Hauptplatine.The circuit board 2 and the MEMS sound transducer 3 arranged thereon are arranged here on the circuit board 10. The circuit board 10 is larger than the circuit board 2. Further components which are required for the operation of the sound transducer unit 1 can thus be arranged on the circuit board 10. The platinum 10 is also a motherboard.

Die Leiterplatte 2 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Abstandshalter 11 auf der Platine 10 angeordnet. Diese beabstanden die Leiterplatte 2 von der Platine 10.According to the present exemplary embodiment, the circuit board 2 is arranged on the circuit board 10 by means of spacers 11. These space the printed circuit board 2 from the circuit board 10.

Die Platine 10 weist eine Platinenoberseite 14 und eine gegenüberliegende Platinenunterseite 15 auf. Die Leiterplatte 2 ist auf der Platinenoberseite 14 angeordnet. Auf der Platinenoberseite 14 sind ferner Elektronikbauteile 12 angeordnet, wobei der Übersichtlichkeit halber nicht alle Elektronikbauteile 12 mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Elektronikbauteile 12 können beispielsweise Steuerungseinheiten, Speichereinheiten, Widerstände, Spulen, Kondensatoren, Funkmodule und/oder Sensoren sein. Ferner weist die Platine 10 beispielhaft gezeigte Leiterbahnen 13 auf. Mit Hilfe der Leiterbahnen 13 werden alle Bauteile miteinander elektrisch verbunden. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Elektronikbauteil 12, welches hier schematisch gezeigt ist, an der Platinenunterseite 15 angeordnet sein. Die Platine 10 kann ebenfalls eine PCB (printed circuit board oder gedruckte Leiterplatte) sein.The board 10 has a board top 14 and an opposite board bottom 15. The circuit board 2 is arranged on the upper side 14 of the circuit board. Electronic components 12 are also arranged on the upper side 14 of the circuit board, although for the sake of clarity not all electronic components 12 are provided with a reference number. The electronic components 12 can be, for example, control units, memory units, resistors, coils, capacitors, radio modules and / or sensors. Furthermore, the circuit board 10 has conductor tracks 13 shown by way of example. With the aid of the conductor tracks 13, all components are electrically connected to one another. Additionally or alternatively, an electronic component 12, which is shown here schematically is shown, be arranged on the underside of the circuit board 15. The circuit board 10 can also be a PCB (printed circuit board or printed circuit board).

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Leiterplatte 2 und die Platine 10 rund ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet.According to the present embodiment, the circuit board 2 and the circuit board 10 are round and arranged coaxially to one another.

Um elektrische Signale zwischen der Leiterplatte 2 und der Platine 10 austauschen zu können, weist das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Steckerverbindung 47 auf.In order to be able to exchange electrical signals between the printed circuit board 2 and the circuit board 10, the present exemplary embodiment has a plug connection 47.

Zusätzlich oder alternativ können die elektrischen Signale auch durch die Abstandshalter 11 geführt werden. Durch die Abstandshalter kann beispielsweise zumindest eine elektrische Versorgungsspannung zum MEMS-Schallwandler 3 oder andere Bauteile geführt werden.Additionally or alternatively, the electrical signals can also be passed through the spacers 11. For example, at least one electrical supply voltage can be fed to the MEMS sound transducer 3 or other components through the spacers.

Figuren 3a und 3b zeigen die Schallwandlereinheit 1 mit einem Wandlergehäuse 16 in einer seitlichen Schnittansicht (Fig. 3a) und in einer perspektivischen Ansicht (Fig. 3b). Bei der Schnittansicht der Figur 3a sind die Schnittflächen nicht schraffiert dargestellt. Figures 3a and 3b show the sound transducer unit 1 with a transducer housing 16 in a side sectional view ( Fig. 3a ) and in a perspective view ( Figure 3b ). In the sectional view of the Figure 3a the cut surfaces are not shown hatched.

Ferner werden der Einfachheit halber Merkmale und deren Wirkung, die bereits in den vorangegangenen Figuren beschrieben sind, nicht nochmals erklärt. Ferner weisen im Vergleich zu den vorangegangenen und/oder nachfolgenden Figuren gleiche Merkmale oder zumindest ähnlich wirkende Merkmale gleiche Bezugszeichen auf. So können beispielsweise Merkmale der Übersichtlichkeit halber auch erst in den folgenden Figuren beschrieben sein.Furthermore, for the sake of simplicity, features and their effects, which have already been described in the preceding figures, are not explained again. Furthermore, in comparison to the preceding and / or following figures, the same features or at least similarly acting features have the same reference symbols. For example, for the sake of clarity, features can also only be described in the following figures.

In dem Wandlergehäuse 16 sind zumindest der MEMS-Schallwandler 3 und/oder die Leiterplatte 2 angeordnet, so dass zumindest der MEMS-Schallwandler 3 vor Schmutz und Beschädigung geschützt wird.At least the MEMS sound transducer 3 and / or the printed circuit board 2 are arranged in the transducer housing 16, so that at least the MEMS sound transducer 3 is protected from dirt and damage.

Ferner ist auch die Platine 10 gezeigt, wobei die Leiterplatte 2 mit den in Figur 2 gezeigten, jedoch hier nicht gezeigten, Abstandshalter 11 auf der Platine 10 angeordnet ist.Furthermore, the circuit board 10 is also shown, the circuit board 2 with the spacers 11 shown in FIG. 2, but not shown here, being arranged on the circuit board 10.

Das Wandlergehäuse 16 weist eine Austrittsöffnung 21 auf, durch welche die Schallwellen aus dem Wandlergehäuse 16 austreten und/oder in das Wandlergehäuse 16 eintreten können. Wenn die Schallwandlereinheit 1 für einen In-Ohr-Kopfhörer verwendet wird, ist die Austrittsöffnung 21 dem Ohr zugewandt, wenn der In-Ohr-Kopfhörer von einem Träger getragen wird.The converter housing 16 has an outlet opening 21 through which the sound waves can exit from the converter housing 16 and / or enter the converter housing 16. If the sound transducer unit 1 is used for in-ear headphones, the outlet opening 21 faces the ear when the in-ear headphones are worn by a wearer.

Auf der zur Austrittsöffnung 21 gegenüberliegenden Seite des Wandlergehäuses 16 ist eine Einführöffnung 26 angeordnet, durch welche der MEMS-Schallwandler 3 und/oder die Leiterplatte 2 in das Wandlergehäuse 16 bzw. einen Innenraum 27 des Wandlergehäuses 16 eingeführt werden kann.On the side of the transducer housing 16 opposite to the outlet opening 21 there is an insertion opening 26 through which the MEMS sound transducer 3 and / or the circuit board 2 can be inserted into the transducer housing 16 or an interior 27 of the transducer housing 16.

Der Innenraum 27 wird durch das Wandlergehäuse 16 und die Austrittsöffnung 21 und die Einführöffnung 26 begrenzt.The interior space 27 is delimited by the converter housing 16 and the outlet opening 21 and the insertion opening 26.

Die Platine 10 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel größer als die Einführöffnung 26 ausgebildet. Die Platine 10 verschließt die Einführöffnung 26.According to the present exemplary embodiment, the circuit board 10 is designed to be larger than the insertion opening 26. The circuit board 10 closes the insertion opening 26.

Das Wandlergehäuse 16 weist ferner eine erste Sockelanordnung 22 auf, auf welche die Platine 10 aufgesetzt werden kann. Die erste Sockelanordnung 22 umrandet die Einführöffnung 26.The converter housing 16 also has a first base arrangement 22 on which the circuit board 10 can be placed. The first base arrangement 22 borders the insertion opening 26.

Das Wandlergehäuse 16 weist ferner eine zweite Sockelanordnung 23 auf, die im Bereich des Innenraums 27 angeordnet ist und auf welche die Leiterplatte 2 aufgesetzt werden kann.The converter housing 16 also has a second base arrangement 23 which is arranged in the area of the interior space 27 and on which the printed circuit board 2 can be placed.

Das Wandlergehäuse 16 weist außerdem eine dritte Sockelanordnung 24 auf, die im Bereich des Innenraums 27 angeordnet ist und auf welche ein Feuchtigkeitsschutz 18 aufgesetzt werden kann. Der Feuchtigkeitsschutz 18 ist hier zwischen der Austrittsöffnung 21 und dem MEMS-Schallwandler 3 angeordnet, so dass der MEMS-Schallwandler 3 vor Feuchtigkeit geschützt ist, die durch die Austrittsöffnung 21 eintreten kann. Der Feuchtigkeitsschutz 18 kann beispielsweise eine Membran sein, welche Feuchtigkeit zurückhält aber Schallwellen durchlässt.The converter housing 16 also has a third base arrangement 24 which is arranged in the area of the interior space 27 and on which a Moisture protection 18 can be put on. The moisture protection 18 is arranged here between the outlet opening 21 and the MEMS sound transducer 3, so that the MEMS sound transducer 3 is protected from moisture that can enter through the outlet opening 21. The moisture protection 18 can, for example, be a membrane which retains moisture but allows sound waves to pass through.

Das Wandlergehäuse 16 weist des Weiteren eine vierte Sockelanordnung 25 auf, auf welche ein Staubschutz 17 aufgesetzt werden kann. Mit Hilfe des Staubschutze 17 kann verhindert werden, dass Staub und/oder Schmutz in den Innenraum 27 des Wandlergehäuses 16 gelangt.The converter housing 16 also has a fourth base arrangement 25 on which a dust cover 17 can be placed. With the aid of the dust protector 17, dust and / or dirt can be prevented from getting into the interior space 27 of the converter housing 16.

Wenn der MEMS-Schallwandler 3 und/oder die Leiterplatte 2 im Wandlergehäuse 16 angeordnet sind, unterteilen diese den Innenraum 27 in ein Vordervolumen 19 und ein Hintervolumen 20. Das Vordervolumen 19 ist zwischen der Austrittsöffnung 21 und dem MEMS-Schallwandler 3 angeordnet. Das Hintervolumen 20 ist zwischen dem MEMS-Schallwandler 3 und der Einführöffnung 26 bzw. der Platine 10 angeordnet. Im Hintervolumen 20 sind die hier nicht gezeigten Abstandshalter 11 zumindest teilweise angeordnet.If the MEMS sound transducer 3 and / or the circuit board 2 are arranged in the transducer housing 16, they divide the interior space 27 into a front volume 19 and a rear volume 20. The front volume 19 is arranged between the outlet opening 21 and the MEMS sound transducer 3. The rear volume 20 is arranged between the MEMS sound transducer 3 and the insertion opening 26 or the circuit board 10. The spacers 11, not shown here, are at least partially arranged in the rear volume 20.

Gemäß dem in Figur 3b gezeigten Ausführungsbeispiel ist zu erkennen, dass das Wandlergehäuse 16 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Demzufolge ist die Austrittsöffnung 21, der Staubschutz 17, die Platine 10, die Leiterplatte 2 und/oder die vier Sockelanordnungen 22 - 25 rund ausgebildet sind. Der Innenraum 27 ist ebenfalls rotationssymmetrisch.According to the in Figure 3b It can be seen that the converter housing 16 is designed to be rotationally symmetrical. Accordingly, the outlet opening 21, the dust protection 17, the circuit board 10, the circuit board 2 and / or the four base arrangements 22-25 are round. The interior 27 is also rotationally symmetrical.

Das Wandlergehäuse 16 weist ferner einen ersten Koppelbereich 28 auf. In den ersten Koppelbereich 28 kann ein später beschriebenes Ohrelement 42 angeordnet werden. Das Ohrelement 42 ist vorteilhafterweise flexibel und/oder aus Gummi, so dass es in einen Gehörgang des Trägers eingeführt werden kann, wobei es sich der Innenkontur des Gehörgangs anpasst. Mit Hilfe des Ohrelements 42 wird ein Tragekomfort des In-Ohr-Kopfhörers 41 verbessert, wenn die Schallwandlereinheit 1 dafür verwendet wird.The converter housing 16 also has a first coupling area 28. An ear element 42, described later, can be arranged in the first coupling region 28. The ear element 42 is advantageously flexible and / or made of rubber, so that it can be inserted into an auditory canal of the wearer, adapting to the inner contour of the auditory canal. With help of the ear element 42, wearing comfort of the in-ear headphones 41 is improved if the sound transducer unit 1 is used for this.

Das Wandlergehäuse 16 weist ferner einen ersten Vorsprung 30 auf, mit welchem verhindert wird, dass das in dem ersten Koppelbereich 28 angeordnete Ohrelement 42 vom Wandlergehäuse 16 rutschen kann. Der erste Vorsprung 30 ist zum ersten Koppelbereich 28 benachbart.The converter housing 16 also has a first projection 30, with which it is prevented that the ear element 42 arranged in the first coupling region 28 can slip from the converter housing 16. The first projection 30 is adjacent to the first coupling region 28.

Das Wandlergehäuse 16 weist ferner einen zweiten Koppelbereich 29 auf. In den zweiten Koppelbereich 29 kann eine später beschriebene Kopfhörereinheit 43 angeordnet werden. Die Kopfhörereinheit 43 umfasst die neben der Schallwandlereinheit 1 noch benötigten Elemente, wenn die Schallwandlereinheit 1 in einem In-Ohr-Kopfhörer 41 verwendet wird. Derartige Elemente sind beispielsweise ein Energiespeicher 44, eine Ladebuchse zum Laden des Energiespeichers 44 und/oder zusätzliche Sensoren 45.The converter housing 16 also has a second coupling area 29. A headphone unit 43, which will be described later, can be arranged in the second coupling area 29. The headphone unit 43 comprises the elements that are still required in addition to the sound transducer unit 1 when the sound transducer unit 1 is used in in-ear headphones 41. Such elements are, for example, an energy store 44, a charging socket for charging the energy store 44 and / or additional sensors 45.

Das Wandlergehäuse 16 weist ferner einen zweiten Vorsprung 31 auf, mit welchem verhindert wird, dass die in dem zweiten Koppelbereich 29 angeordnete Kopfhörereinheit 43 vom Wandlergehäuse 16 rutschen kann. Der zweite Vorsprung 31 ist zum zweiten Koppelbereich 29 benachbart.The converter housing 16 also has a second projection 31, with which it is prevented that the headphone unit 43 arranged in the second coupling area 29 can slip from the converter housing 16. The second projection 31 is adjacent to the second coupling region 29.

Der erste und/oder der zweite Koppelbereich 28, 29 ist ferner zylindrisch ausgebildet.The first and / or the second coupling area 28, 29 is also cylindrical.

Figur 4 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Schallwandlereinheit 1 mit einer Druckausgleichsöffnung 32. Die Schnittflächen sind wieder nicht schraffiert dargestellt. Figure 4 shows a side sectional view of a sound transducer unit 1 with a pressure compensation opening 32. The cut surfaces are again not shown hatched.

Ferner werden der Einfachheit halber Merkmale und deren Wirkung, die bereits in den vorangegangenen Figuren beschrieben sind, nicht nochmals erklärt. Ferner weisen im Vergleich zu den vorangegangenen und/oder nachfolgenden Figuren gleiche Merkmale oder zumindest ähnlich wirkende Merkmale gleiche Bezugszeichen auf. So können beispielsweise Merkmale der Übersichtlichkeit halber auch erst in den folgenden Figuren beschrieben sein. Außerdem sind die bereits aus den vorangegangenen Figuren bekannte Merkmale nicht nochmals mit einem Bezugszeichen versehen.Furthermore, for the sake of simplicity, features and their effects, which have already been described in the preceding figures, are not explained again. Furthermore show in comparison to the preceding and / or following Figures have the same features or at least similarly acting features have the same reference symbols. For example, for the sake of clarity, features can also only be described in the following figures. In addition, the features already known from the preceding figures are not provided with a reference number again.

Die Leiterplatte 2 und/oder der MEMS-Schallwandler 3 unterteilen den Innenraum 27 in das Vordervolumen 19 und das Hintervolumen 20. Das Vordervolumen 19 erstreckt sich von der Leiterplatte 2 und/oder dem MEMS-Schallwandler 3 bis zur Austrittsöffnung 21, also vorzugsweise auch durch den Feuchtigkeitsschutz 18. Mit Hilfe der Druckausgleichsöffnung 32 kann ein Druckunterschied zwischen dem Vorder- und dem Hintervolumen 19, 20 ausgeglichen werden, der entsteht, wenn der MEMS-Schallwandler 3 betrieben wird. Die Druckausgleichsöffnung 32 kann dabei einen Durchmesser aufweisen, welcher kleiner als 0,5 mm ist. Bei einer derartigen Größenordnung ist die Druckausgleichsöffnung 32 im Wesentlichen undurchlässig für Schallwellen. Jedoch kann sich der Druckunterschied ausgleichen. Die Druckausgleichsöffnung 32 ist hier in der Leiterplatte 2 angeordnet, wobei auch mehrere Druckausgleichsöffnungen 32 denkbar wären.The circuit board 2 and / or the MEMS sound transducer 3 subdivide the interior space 27 into the front volume 19 and the rear volume 20. The front volume 19 extends from the circuit board 2 and / or the MEMS sound transducer 3 to the outlet opening 21, i.e. preferably also through the moisture protection 18. With the aid of the pressure equalization opening 32, a pressure difference between the front and rear volume 19, 20 can be equalized, which occurs when the MEMS sound transducer 3 is operated. The pressure compensation opening 32 can have a diameter which is smaller than 0.5 mm. With such an order of magnitude, the pressure equalization opening 32 is essentially impermeable to sound waves. However, the pressure difference can even out. The pressure compensation opening 32 is arranged here in the circuit board 2, several pressure compensation openings 32 also being conceivable.

Die Druckausgleichsöffnungen 32 ist hiervon einer Dammanordnung 33 umrandet. Mit Hilfe der Dammanordnung 33 kann verhindert werden, dass Klebstoff in die Druckausgleichsöffnungen 32 gelangt, wenn die Leiterplatte 2 mit dem Wandlergehäuse 16 verklebt ist.The pressure equalization openings 32 are surrounded by a dam arrangement 33. With the aid of the dam arrangement 33, it is possible to prevent adhesive from getting into the pressure equalization openings 32 when the printed circuit board 2 is glued to the converter housing 16.

Figur 5 zeigt eine Schnittansicht des MEMS-Schallwandlers 3 mit einem Ausschnitt der Leiterplatte 2. Hier ist Der MEMS-Schallwandler 3 detaillierter gezeigt. Figure 5 shows a sectional view of the MEMS sound transducer 3 with a section of the circuit board 2. Here, the MEMS sound transducer 3 is shown in more detail.

Ferner werden der Einfachheit halber Merkmale und deren Wirkung, die bereits in den vorangegangenen Figuren beschrieben sind, nicht nochmals erklärt. Ferner weisen im Vergleich zu den vorangegangenen und/oder nachfolgenden Figuren gleiche Merkmale oder zumindest ähnlich wirkende Merkmale gleiche Bezugszeichen auf. So können beispielsweise Merkmale der Übersichtlichkeit halber auch erst in den folgenden Figuren beschrieben sein. Außerdem sind die bereits aus den vorangegangenen Figuren bekannte Merkmale nicht nochmals mit einem Bezugszeichen versehen.Furthermore, for the sake of simplicity, features and their effects, which have already been described in the preceding figures, are not explained again. Furthermore, in comparison to the preceding and / or following figures, the same features or at least similarly acting features have the same reference symbols. For example, for the sake of clarity, features can also only be described in the following figures. In addition, the features already known from the preceding figures are not provided with a reference number again.

Der MEMS-Schallwandler 3 umfasst einen Wandlerträger 34, welcher als Wandlersubstrat ausgebildet sein kann. Mittels des Wandlerträgers 34 sitzt der MEMS-Schallwandler 3 auf der Leiterplatte 2 auf.The MEMS sound transducer 3 comprises a transducer carrier 34, which can be designed as a transducer substrate. The MEMS sound transducer 3 sits on the circuit board 2 by means of the transducer carrier 34.

Auf dem Wandlerträger 34 ist mittels Fußelementen 38 ein Wandlerelement 35 angeordnet. Das Wandlerelement 35 kann zumindest einen Piezoaktor und/oder zumindest eine piezoelektrische Schicht umfassen, so dass das Wandlerelement 35 elektrische Signale in Auslenkungen und/oder Auslenkungen in elektrische Signale wandeln kann. Wenn die elektrischen Signale in Auslenkungen gewandelt werden, wird der MEMS-Schallwandler 3 als Lautsprecher betrieben. Wenn die Auslenkungen in elektrischen Signale gewandelt werden, wird der MEMS-Schallwandler 3 als Mikrofon betrieben. Die elektrischen Signale können Audiosignale sein.A converter element 35 is arranged on the converter support 34 by means of foot elements 38. The transducer element 35 can comprise at least one piezo actuator and / or at least one piezoelectric layer, so that the transducer element 35 can convert electrical signals into deflections and / or deflections into electrical signals. When the electrical signals are converted into deflections, the MEMS sound transducer 3 is operated as a loudspeaker. When the deflections are converted into electrical signals, the MEMS sound transducer 3 is operated as a microphone. The electrical signals can be audio signals.

Der MEMS-Schallwandler 3 umfasst ferner eine Membraneinheit 37, welche mittels einem Koppelelement 36 mit dem Wandlerelement 35 gekoppelt ist. Auslenkungen können somit zwischen der Membraneinheit 37 und dem Wandlerelement ausgetauscht werden.The MEMS sound transducer 3 further comprises a membrane unit 37, which is coupled to the transducer element 35 by means of a coupling element 36. Deflections can thus be exchanged between the membrane unit 37 and the transducer element.

Mit Hilfe der Membraneinheit 37 kann die darüber angeordnete Luft durch die Auslenkungen in Schwingung versetzt werden, so dass Schallwellen erzeugt werden. Der MEMS-Schallwandler 3 wird demzufolge als Lautsprecher betrieben. Dagegen können aber auch Schallwellen die Membraneinheit 37 in Schwingung versetzen, welche in Auslenkungen der Membraneinheit 37 resultieren. Die Auslenkungen werden von dem Wandlerelement 35 in elektrische Signale gewandelt. Der MEMS-Schallwandler 3 wird infolgedessen als Mikrofon betrieben. Mit Hilfe der Leiterplatte 2 und/oder der Platine 10 können die Audiosignale zum MEMS-Schallwandler 3 geführt und/oder von diesem weggeführt werden.With the aid of the membrane unit 37, the air arranged above it can be caused to vibrate by the deflections, so that sound waves are generated. The MEMS sound transducer 3 is therefore operated as a loudspeaker. On the other hand, however, sound waves can also set the membrane unit 37 in vibration, which result in deflections of the membrane unit 37. The deflections are converted into electrical signals by the transducer element 35. The MEMS sound transducer 3 is consequently operated as a microphone. With the aid of the printed circuit board 2 and / or the circuit board 10, the audio signals can be routed to the MEMS sound transducer 3 and / or routed away from it.

Die besagten Auslenkungen weisen eine Richtung entlang einer Hubachse H auf. Entlang der Hubachse H wird auch das Wandlerelement 35 und die Membraneinheit 37 ausgelenkt.The said deflections have a direction along a stroke axis H. The transducer element 35 and the membrane unit 37 are also deflected along the stroke axis H.

Im Wandlerträger 34 ist ferner ein erster Durchgangskanal 39 angeordnet. In der Leiterplatte 2 ist ein zweiter Durchgangskanal 40 angeordnet. Beide Durchgangskanäle 39, 40 sind koaxial und deckungsgleich zueinander angeordnet. Beide Durchgangskanäle 39, 40 bilden einen Ausgleichskanal. Wenn sich die Membraneinheit 37, welche vorzugsweise geschlossen ist, entlang der Hubachse H auslenkt, entsteht auf der der Leiterplatte 2 zugewandten im Bereich des Wandlerelements 35 und/oder der Membraneinheit 37 ein abwechselnder Unter- und Überdruck. Dieser behindert jedoch die Bewegung der Membraneinheit 37. Mit Hilfe des ersten und zweiten Durchgangskanals 39, 40 kann eine Verbindung zum Hintervolumen 20 ausgebildet werden, so dass der Unter- und Überdruck abgeschwächt werden und sich die Membraneinheit 37 besser ausgelenkt werden kann. Die beiden Durchgangskanäle 39, 40 dienen zur Verbesserung der Akustik des MEMS-Schallwandlers 3.A first through channel 39 is also arranged in the transducer carrier 34. A second through channel 40 is arranged in the printed circuit board 2. Both through channels 39, 40 are arranged coaxially and congruently with one another. Both through channels 39, 40 form a compensation channel. When the membrane unit 37, which is preferably closed, deflects along the stroke axis H, an alternating negative and positive pressure arises on the circuit board 2 facing in the area of the transducer element 35 and / or the membrane unit 37. However, this hinders the movement of the membrane unit 37. With the aid of the first and second through channels 39, 40 a connection to the rear volume 20 can be established so that the negative and positive pressure are weakened and the membrane unit 37 can be deflected better. The two through channels 39, 40 serve to improve the acoustics of the MEMS sound transducer 3.

Ferner kann das zumindest eine Kontaktelement 5 am Wandlerträger 34 angeordnet sein, welches vorzugsweise auch als Kontaktfläche ausgebildet sein kann. Das zumindest eine Kontaktelement 5 kann an einer Außen- bzw. Umfangsseite des MEMS-Schallwandlers 3 bzw. des Wandlerträgers 34 angeordnet sein. Durch die zumindest eine Kontaktfläche kann der MEMS-Schallwandler 3 unmittelbar auf die Leiterplatte 2 gelötet werden. Vorzugweise weist der MEMS-Schallwandler 3 bzw. der Wandlerträger 34 mehrere Kontaktflächen auf, welche passend zu den Anschlusselementen 4 angeordnet sind.Furthermore, the at least one contact element 5 can be arranged on the transducer carrier 34, which can preferably also be designed as a contact surface. The at least one contact element 5 can be arranged on an outer or circumferential side of the MEMS sound transducer 3 or of the transducer carrier 34. The MEMS sound transducer 3 can be soldered directly onto the circuit board 2 through the at least one contact surface. The MEMS sound transducer 3 or the transducer carrier 34 preferably has several Contact surfaces which are arranged to match the connection elements 4.

Die Figuren 6a und 6b zeigen eine Schallwandlereinheit 1 mit jeweils einem zweiten MEMS-Schallwandler 3b in zwei unterschiedlichen Konfigurationen.The Figures 6a and 6b show a sound transducer unit 1, each with a second MEMS sound transducer 3b in two different configurations.

Ferner werden der Einfachheit halber Merkmale und deren Wirkung, die bereits in den vorangegangenen Figuren beschrieben sind, nicht nochmals erklärt. Ferner weisen im Vergleich zu den vorangegangenen und/oder nachfolgenden Figuren gleiche Merkmale oder zumindest ähnlich wirkende Merkmale gleiche Bezugszeichen auf. So können beispielsweise Merkmale der Übersichtlichkeit halber auch erst in den folgenden Figuren beschrieben sein. Außerdem sind die bereits aus den vorangegangenen Figuren bekannte Merkmale nicht nochmals mit einem Bezugszeichen versehen.Furthermore, for the sake of simplicity, features and their effects, which have already been described in the preceding figures, are not explained again. Furthermore, in comparison to the preceding and / or following figures, the same features or at least similarly acting features have the same reference symbols. For example, for the sake of clarity, features can also only be described in the following figures. In addition, the features already known from the preceding figures are not provided with a reference number again.

Die Funktionen der beiden MEMS-Schallwandler 3a, 3b ist in Figur 5 beschrieben.The functions of the two MEMS sound transducers 3a, 3b are shown in FIG Figure 5 described.

Wenn die Schallwandlereinheit 1 zwei MEMS-Schallwandler 3a, 3b aufweist, kann ein MEMS-Schallwandler 3a, 3b als Lautsprecher und der andere MEMS-Schallwandler 3a, 3b als Mikrofon betrieben werden. Dadurch kann die Schallwandlereinheit 1, insbesondere gleichzeitig, als Lautsprecher und als Mikrofon betrieben werden.If the sound transducer unit 1 has two MEMS sound transducers 3a, 3b, one MEMS sound transducer 3a, 3b can be operated as a loudspeaker and the other MEMS sound transducer 3a, 3b can be operated as a microphone. As a result, the sound transducer unit 1 can be operated, in particular simultaneously, as a loudspeaker and as a microphone.

In der Figur 6a ist ein MEMS-Schallwandler 3b auf dem anderen MEMS-Schallwandler 3a angeordnet. Dies ist vorteilhaft, wenn kaum Platz auf der Leiterplatte 2 vorhanden ist.In the Figure 6a a MEMS sound transducer 3b is arranged on the other MEMS sound transducer 3a. This is advantageous when there is hardly any space on the circuit board 2.

In Figur 6b sind beide MEMS-Schallwandler 3a, 3b nebeneinander auf der Leiterplatte 2 angeordnet. Dies ist vorteilhaft, wenn eine Höhe begrenzt werden soll.In Figure 6b Both MEMS sound transducers 3a, 3b are arranged next to one another on the circuit board 2. This is advantageous when a height is to be limited.

Figur 7 zeigt eine seitliche Schnittansicht eines zumindest teilweise dargestellten In-Ohr-Kopfhörers 41. Als In-Ohr-Kopfhörer 41 wird die Schallwandlereinheit 1 hauptsächlich als Lautsprecher verwendet. Der hier gezeigte In-Ohr-Kopfhörer 41 ist ein Beispiel einer Schallerzeugungseinheit 41. Die Schallwandlereinheit 1 kann beispielsweise auch in einem anderen Gerät, wie beispielsweise ein Smartphone, PC, usw., angeordnet sein. Figure 7 shows a side sectional view of at least partially shown in-ear headphones 41. As in-ear headphones 41, the sound transducer unit 1 is mainly used as a loudspeaker. The in-ear headphones 41 shown here are an example of a sound generating unit 41. The sound transducer unit 1 can, for example, also be arranged in another device, such as a smartphone, PC, etc., for example.

Ferner werden der Einfachheit halber Merkmale und deren Wirkung, die bereits in den vorangegangenen Figuren beschrieben sind, nicht nochmals erklärt. Ferner weisen im Vergleich zu den vorangegangenen und/oder nachfolgenden Figuren gleiche Merkmale oder zumindest ähnlich wirkende Merkmale gleiche Bezugszeichen auf. So können beispielsweise Merkmale der Übersichtlichkeit halber auch erst in den folgenden Figuren beschrieben sein. Außerdem sind die bereits aus den vorangegangenen Figuren bekannte Merkmale nicht nochmals mit einem Bezugszeichen versehen.Furthermore, for the sake of simplicity, features and their effects, which have already been described in the preceding figures, are not explained again. Furthermore, in comparison to the preceding and / or following figures, the same features or at least similarly acting features have the same reference symbols. For example, for the sake of clarity, features can also only be described in the following figures. In addition, the features already known from the preceding figures are not provided with a reference number again.

In dieser Figur 7 ist besser gezeigt, dass auf beiden Seiten der Platine 10 Elektronikbauteile 12a, 12b angeordnet sein können.In this Figure 7 it is better shown that electronic components 12a, 12b can be arranged on both sides of the circuit board 10.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im ersten Koppelbereich 28 des Wandlergehäuses 16 das Ohrelement 42 angeordnet ist. Das Ohrelement 42 bildet mit dem ersten Koppelbereich 28 und dem ersten Vorsprung 30 eine formschlüssige Verbindung, so dass das Ohrelement 42 nicht vom Wandlergehäuse 16 rutschen kann.According to the present exemplary embodiment, the ear element 42 is arranged in the first coupling region 28 of the converter housing 16. The ear element 42 forms a form-fitting connection with the first coupling region 28 and the first projection 30, so that the ear element 42 cannot slip off the converter housing 16.

Das Ohrelement 42 weist ferner eine Ohrelementöffnung 46 auf, welche gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Austrittsöffnung 21 koaxial ist.The ear element 42 also has an ear element opening 46 which, according to the present exemplary embodiment, is coaxial with the outlet opening 21.

Im zweiten Koppelbereich 29 ist die Kopfhörereinheit 43 an das Wandlergehäuse 16 gekoppelt. Die Kopfhörereinheit 43 bildet mit dem zweiten Koppelbereich 29 und dem zweiten Vorsprung 31 eine formschlüssige Verbindung, so dass die Kopfhörereinheit 43 nicht vom Wandlergehäuse 16 rutschen kann.In the second coupling area 29, the headphone unit 43 is coupled to the converter housing 16. The headphone unit 43 forms a form-fitting connection with the second coupling area 29 and the second projection 31, so that the headphone unit 43 cannot slip off the converter housing 16.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Kopfhörereinheit 43 beispielhaft einen Energiespeicher 44 und einen weiteren Sensor 45 auf. Natürlich kann die Kopfhörereinheit 43 noch weitere Bauteile für den In-Ohr-Kopfhörer 41 aufweisen.According to the present exemplary embodiment, the headphone unit 43 has, for example, an energy store 44 and a further sensor 45. Of course, the headphone unit 43 can also have further components for the in-ear headphones 41.

Auch wenn hier die Schallwandlereinheit 1 in Verbindung mit dem In-Ohr-Kopfhörer 41 beschrieben ist, so dass kann die Schallwandlereinheit 1 auch für ein anderes mobiles Gerät verwendet werden. Die Schallwandlereinheit 1 kann auch für ein Smartphone, ein Radio, einen Fernseher usw. verwendet werden. Der In-Ohr-Kopfhörer 41 ist ein Beispiel eines mobilen Geräts.Even if the sound transducer unit 1 is described here in connection with the in-ear headphones 41, so that the sound transducer unit 1 can also be used for another mobile device. The sound transducer unit 1 can also be used for a smartphone, a radio, a television, etc. The in-ear headphone 41 is an example of a mobile device.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.The present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments. Modifications within the scope of the patent claims are just as possible as a combination of the features, even if these are shown and described in different exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
SchallwandlereinheitTransducer unit
22
LeiterplatteCircuit board
33
MEMS-SchallwandlerMEMS transducer
44th
AnschlusselementConnection element
55
KontaktelementContact element
66th
LötverbindungSolder connection
77th
BauteilseiteComponent side
88th
Unterseitebottom
99
LeiterbahnTrack
1010
Platinecircuit board
1111
AbstandshalterSpacers
1212th
ElektronikbauteilElectronic component
1313th
LeiterbahnTrack
1414th
PlatinenoberseitePCB top
1515th
PlatinenunterseiteUnderside of the circuit board
1616
WandlergehäuseConverter housing
1717th
StaubschutzDust protection
1818th
FeuchtigkeitsschutzMoisture protection
1919th
VordervolumenFront volume
2020th
HintervolumenRear volume
2121
AustrittsöffnungOutlet opening
2222nd
erste Sockelanordnungfirst socket arrangement
2323
zweite Sockelanordnungsecond socket arrangement
2424
dritte Sockelanordnungthird socket arrangement
2525th
vierte Sockelanordnungfourth socket arrangement
2626th
EinführöffnungInsertion opening
2727
Innenrauminner space
2828
erster Koppelbereichfirst coupling area
2929
zweiter Koppelbereichsecond coupling area
3030th
erster Vorsprungfirst lead
3131
zweiter Vorsprungsecond lead
3232
DruckausgleichsöffnungPressure equalization opening
3333
DammanordnungDam arrangement
3434
WandlerträgerConverter carrier
3535
WandlerelementTransducer element
3636
KoppelelementCoupling element
3737
MembraneinheitMembrane unit
3838
FußelementFoot element
3939
ersten Durchgangskanalfirst through channel
4040
zweiten Durchgangskanalsecond through channel
4141
In-Ohr-KopfhörerIn-ear headphones
4242
OhrelementEar element
4343
KopfhörereinheitHeadphone unit
4444
EnergiespeicherEnergy storage
4545
Sensorsensor
4646
OhrelementöffnungEar element opening
4747
SteckerverbindungPlug connection
4848
KontaktbereichContact area
HH
HubachseLifting axis

Claims (15)

Schallwandlereinheit (1), insbesondere für einen In-Ohr-Kopfhörer, zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich mit einer Leiterplatte (2) und zumindest einem darauf angeordneten MEMS-Schallwandler (3), wobei zumindest ein Anschlusselement (4) der Leiterplatte (2) mit zumindest einem Kontaktelement (5) des MEMS-Schallwandlers (3) elektrisch leitend verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der MEMS-Schallwandler (3) als oberflächenmontierbares Bauteil ausgebildet ist, welches mittels Oberflächenmontage mit der Leiterplatte (2) verbunden ist.
Sound transducer unit (1), in particular for in-ear headphones, for generating and / or recording sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range with a circuit board (2) and at least one MEMS sound transducer (3) arranged thereon, with at least a connection element (4) of the circuit board (2) is connected in an electrically conductive manner to at least one contact element (5) of the MEMS sound transducer (3),
characterized in that
the MEMS sound transducer (3) is designed as a surface-mountable component which is connected to the printed circuit board (2) by means of surface mounting.
Schallwandlereinheit nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (4) und das Kontaktelement (5) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere eine Lötverbindung (6), miteinander elektrisch verbunden sind.Sound transducer unit according to the preceding claim, characterized in that the connection element (4) and the contact element (5) are electrically connected to one another by means of a material connection, in particular a soldered connection (6). Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der MEMS-Schallwandler (3) eine Membraneinheit (37) aufweist, welche mit einem Wandlerelement (35) des MEMS-Schallwandlers (3) gekoppelt ist und welche vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Membranmaterial ausgebildet ist.Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the MEMS sound transducer (3) has a membrane unit (37) which is coupled to a transducer element (35) of the MEMS sound transducer (3) and which is preferably made of a heat-resistant membrane material is trained. Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der MEMS-Schallwandler (3) einen Wandlerträger (34) umfasst, wobei der MEMS-Schallwandler (3) mittels dem Wandlerträger (34) auf der Leiterplatte (2) angeordnet ist und/oder wobei der Wandlerträger (34) einen ersten Durchgangskanal (39) aufweist, und/oder dass die Leiterplatte (2) einen zweiten Durchgangskanal (40) aufweist, welche vorzugsweise mit dem ersten Durchgangskanal (39) koaxial und/oder deckungsgleich ist.Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the MEMS sound transducer (3) comprises a transducer support (34), the MEMS sound transducer (3) being arranged on the circuit board (2) by means of the transducer support (34) and / or wherein the transducer carrier (34) has a first through channel (39) and / or that the circuit board (2) has a second through-channel (40) which is preferably coaxial and / or congruent with the first through-channel (39). Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kontaktelement (5) als Kontaktfläche ausgebildet ist und/oder dass das zumindest eine Kontaktelement (5) am Wandlerträger (34) angeordnet ist und/oder dass der Wandlerträger (34) elektrische Leitungen für das Wandlerelement (35) aufweist.Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one contact element (5) is designed as a contact surface and / or that the at least one contact element (5) is arranged on the transducer support (34) and / or that the transducer support (34 ) has electrical lines for the transducer element (35). Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) eine dem MEMS-Schallwandler (3) zugewandte Bauteilseite (7) aufweist, auf welche der MEMS-Schallwandler (3) in einem Kontaktbereich (48) aufgesetzt ist, so dass die Kontaktelemente (5) mit den Anschlusselementen (4) kontaktieren.Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the circuit board (2) has a component side (7) facing the MEMS sound transducer (3) on which the MEMS sound transducer (3) is placed in a contact area (48) so that the contact elements (5) make contact with the connection elements (4). Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwandlereinheit (1) eine Platine (10) aufweist, auf dem die Leiterplatte (2) mit dem MEMS-Schallwandler (3) angeordnet ist, wobei die Leiterplatte (2) vorzugsweise mittels Abstandshalter (11) auf der Platine (10) angeordnet ist, und/oder dass zwischen der Leiterplatte (2) und der Platine (10) zumindest eine elektrische Steckerverbindung (47) angeordnet ist und/oder
dass zumindest ein Abstandshalter (11) die Leiterplatte (2) und Platine (10) zum Austausch von elektrischen Signalen elektrisch verbindet..
Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sound transducer unit (1) has a circuit board (10) on which the circuit board (2) with the MEMS sound transducer (3) is arranged, the circuit board (2) preferably is arranged on the circuit board (10) by means of spacers (11), and / or that at least one electrical plug connection (47) is arranged between the circuit board (2) and the circuit board (10) and / or
that at least one spacer (11) electrically connects the circuit board (2) and board (10) for the exchange of electrical signals ..
Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwandlereinheit (1) ein Wandlergehäuse (16) aufweist, in dem zumindest der MEMS-Schallwandler (3) und/oder die Leiterplatte (2) angeordnet sind, wobei vorzugsweise das Wandlergehäuse (16) einen ersten Koppelbereich (28) zum Ankoppeln eines Ohrelements (42) an das Wandlergehäuse (16) und/oder
das Wandlergehäuse (16) einen zweiten Koppelbereich (29) zum Ankoppeln einer Kopfhörereinheit (43) an das Wandlergehäuse (16) aufweist.
Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sound transducer unit (1) has a transducer housing (16) in which at least the MEMS sound transducer (3) and / or the printed circuit board (2) are arranged, the converter housing (16) preferably having a first coupling area (28) for coupling an ear element (42) to the converter housing (16) and / or
the converter housing (16) has a second coupling area (29) for coupling a headphone unit (43) to the converter housing (16).
Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlergehäuse (16) eine Austrittsöffnung (21) für Schallwellen aufweist und/oder dass das Wandlergehäuse (16) ein Vordervolumen (19) aufweist, welches zwischen der Austrittsöffnung (21) und dem MEMS-Schallwandler (3) angeordnet ist.Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the transducer housing (16) has an outlet opening (21) for sound waves and / or that the transducer housing (16) has a front volume (19) which is between the outlet opening (21) and the MEMS sound transducer (3) is arranged. Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlergehäuse (16) einen Staubschutz (17) und/oder einen Feuchtigkeitsschutz (18) umfasst, wobei der Staubschutz (17) vorzugsweise im Bereich der Austrittsöffnung (21) und/oder der Feuchtigkeitsschutz (18) im Bereich zwischen Vordervolumen (19) und MEMS-Schallwandler (3) angeordnet ist und/oder wobei der Staub- und/oder Feuchtigkeitsschutz (17, 18) vorzugsweise mit dem Wandlergehäuse (16) verklebt sind..Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the transducer housing (16) comprises a dust protection (17) and / or a moisture protection (18), the dust protection (17) preferably in the area of the outlet opening (21) and / or the moisture protection (18) is arranged in the area between the front volume (19) and the MEMS sound transducer (3) and / or the dust and / or moisture protection (17, 18) are preferably glued to the transducer housing (16). Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwandlereinheit (1) zumindest einen zweiten MEMS-Schallwandler (3a, 3b) aufweist, wobei einer der beiden MEMS-Schallwandler (3a, 3b) als Lautsprecher und die andere MEMS-Schallwandler (3a, 3b) als Mikrofon betreibbar ist und wobei beide MEMS-Schallwandler (3a, 3b) vorzugsweise nebeneinander auf der Leiterplatte (2) angeordnet sind oder
wobei einer der beiden MEMS-Schallwandler (3a, 3b) vorzugsweise auf dem anderen MEMS-Schallwandler (3a, 3b) angeordnet ist.
Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sound transducer unit (1) has at least one second MEMS sound transducer (3a, 3b), one of the two MEMS sound transducers (3a, 3b) as a loudspeaker and the other MEMS sound transducer Sound transducer (3a, 3b) can be operated as a microphone and wherein both MEMS sound transducers (3a, 3b) are preferably arranged next to one another on the circuit board (2) or
wherein one of the two MEMS sound transducers (3a, 3b) is preferably arranged on the other MEMS sound transducer (3a, 3b).
Schallwandlereinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) eine Druckausgleichsöffnung (32) aufweist, wobei vorzugsweise um die Druckausgleichsöffnung (32) eine Dammanordnung (33) angeordnet ist.Sound transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board (2) has a pressure compensation opening (32), a dam arrangement (33) preferably being arranged around the pressure compensation opening (32). Verfahren zum Herstellen einer Schallwandlereinheit (1), insbesondere für einen In-Ohr-Kopfhörer, zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich, wobei die Schallwandlereinheit insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet wird,
bei dem auf eine Leiterplatte (2) zumindest ein MEMS-Schallwandler (3) angeordnet wird
und
bei dem zumindest ein Anschlusselement (4) des MEMS-Schallwandlers (3) mit zumindest einem Kontaktelement (5) der Leiterplatte (2) elektrisch verbunden wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine MEMS-Schallwandler (3) ein oberflächenmontierbares Bauteil ist, welches mittels Oberflächenmontage auf der Leiterplatte (2) angeordnet wird.
Method for producing a sound transducer unit (1), in particular for in-ear headphones, for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range, the sound transducer unit being designed in particular according to one or more of the preceding claims,
in which at least one MEMS sound transducer (3) is arranged on a printed circuit board (2)
and
in which at least one connection element (4) of the MEMS sound transducer (3) is electrically connected to at least one contact element (5) of the circuit board (2),
characterized in that
the at least one MEMS sound transducer (3) is a surface-mountable component which is arranged on the printed circuit board (2) by means of surface mounting.
Schallerzeugungseinheit (41), insbesondere ein In-Ohr-Kopfhörer, mit einer Schallwandlereinheit (1) zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenbereich und/oder im Ultraschallbereich,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schallwandlereinheit (1) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist und/oder wird.
Sound generating unit (41), in particular in-ear headphones, with a sound transducer unit (1) for generating and / or detecting sound waves in the audible wavelength range and / or in the ultrasonic range,
characterized in that
the sound transducer unit (1) is designed and / or is designed according to one or more of the preceding claims.
Schallerzeugungseinheit nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallerzeugungseinheit (41) ein Ohrelement (42) aufweist, welches in einem ersten Koppelbereich (28) der Schallwandlereinheit (1) angeordnet ist und/oder
dass die Schallerzeugungseinheit (41) eine Kopfhörereinheit (43) aufweist, welche in einem zweiten Koppelbereich (29) der Schallwandlereinheit (1) angeordnet ist.
Sound generating unit according to the preceding claim, characterized in that the sound generating unit (41) has an ear element (42) which is and / or is arranged in a first coupling area (28) of the sound transducer unit (1)
that the sound generating unit (41) has a headphone unit (43) which is arranged in a second coupling area (29) of the sound transducer unit (1).
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